Co to jest magnes trwały i jakie są jego kategorie

Magnes trwały, znany również jako magnes twardy, to materiał, który po namagnesowaniu może zachować swoje właściwości magnetyczne przez długi czas. Zdolność do utrzymywania stałego pola magnetycznego wynika z magnesów miękkich, które tracą swój magnetyzm po usunięciu zewnętrznego pola magnetycznego. Magnesy trwałe można znaleźć naturalnie, np. magnetyt (rodzaj tlenku żelaza), lub można je wytworzyć sztucznie. Magnesy te są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach, w tym w elektronice, elektrotechnice, maszynach, transporcie, opiece zdrowotnej i produktach codziennego użytku.

Magnesy trwałe charakteryzują się szeroką pętlą histerezy, wysoką koercją i dużą remanencją. Działają w drugiej ćwiartce krzywej rozmagnesowania po nasyceniu i naładowaniu magnetycznym. Aby zapewnić maksymalnie zgromadzoną energię magnetyczną i stabilny magnetyzm, magnesy trwałe powinny mieć możliwie wysoką koercję (Hc), remanencję (Br) i maksymalną iloczyn energii ((BH)m).

Magnesy trwałe można podzielić na dwie główne kategorie w zależności od ich składu materiałowego: stopowe materiały trwałe magnetyczne i ferrytowe materiały trwałe magnetyczne.

Stopowe trwałe materiały magnetyczne obejmują:

1. Trwałe magnesy neodymowe ziem rzadkich (np. Nd2Fe14B lub Magnesy neodymowe ): Są to jedne z najsilniejszych magnesów dostępnych na rynku. Mają wyjątkowo wysokie właściwości magnetyczne, a maksymalny produkt energetyczny (BHmax) jest ponad 10 razy wyższy niż ferryt. Magnesy NdFeB można dalej podzielić na NdFeB związany, spiekany NdFeB i NdFeB formowany wtryskowo w oparciu o procesy produkcyjne. Połączone magnesy NdFeB wytwarza się przez zmieszanie proszku NdFeB ze spoiwami, takimi jak żywica, plastik lub metale o niskiej temperaturze topnienia, a następnie formuje się je poprzez prasowanie, wytłaczanie lub formowanie wtryskowe. Spiekane magnesy NdFeB są produkowane poprzez mielenie strumieniem powietrza i spiekanie, co zapewnia wysoką koercję i doskonałe właściwości mechaniczne. Formowane wtryskowo magnesy NdFeB zapewniają wysoką precyzję i można je łatwo formować w złożone kształty.

2. Samar Cobalt (SmCo): Magnesy SmCo dzielą się na SmCo5 i Sm2Co17 w zależności od ich składu. Jako magnes trwały ziem rzadkich drugiej generacji, SmCo ma nie tylko wysoką maksymalną energię produktu (14-28 MGOe) i niezawodną koercję, ale także wykazuje dobre właściwości temperaturowe. W porównaniu do NdFeB, SmCo jest bardziej odpowiedni do zastosowań wysokotemperaturowych (powyżej 200°C).

3. Aluminium Nikiel Kobalt (AlNiCo): AlNiCo to stop składający się z aluminium, niklu, kobaltu, żelaza i innych śladowych pierwiastków metalicznych. Można go wytwarzać w procesach spiekania lub odlewania, co pozwala na produkcję różnych rozmiarów i kształtów. Magnesy trwałe odlewane AlNiCo mają najniższy odwracalny współczynnik temperaturowy i mogą pracować w temperaturach do ponad 600°C.

Ferrytowe trwałe materiały magnetyczne (ferryt): Magnesy ferrytowe są wytwarzane głównie z surowców takich jak BaFe12O19 i SrFe12O19 w drodze obróbki ceramicznej. Są twarde i kruche, mają dobrą odporność na temperaturę i są tanie, co czyni je najczęściej stosowanymi magnesami trwałymi.

Podsumowując, magnesy trwałe odgrywają kluczową rolę w wielu zastosowaniach ze względu na ich zdolność do zatrzymywania magnetyzmu w czasie. Różnorodne składy materiałów i procesy produkcyjne oferują szereg właściwości odpowiednich do różnych zastosowań.