แม่เหล็กถาวรคืออะไรและมีหมวดหมู่อะไรบ้าง

แม่เหล็กถาวรหรือที่เรียกว่าแม่เหล็กแข็ง เป็นวัสดุที่สามารถรักษาคุณสมบัติทางแม่เหล็กไว้ได้เป็นระยะเวลานานเมื่อถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก ความสามารถในการรักษาสนามแม่เหล็กให้คงที่จากแม่เหล็กอ่อน ซึ่งจะสูญเสียความเป็นแม่เหล็กเมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกถูกลบออก แม่เหล็กถาวรสามารถพบได้ตามธรรมชาติ เช่น แมกนีไทต์ (เหล็กออกไซด์ชนิดหนึ่ง) หรือสามารถผลิตขึ้นเองได้ แม่เหล็กเหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ รวมถึงผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมไฟฟ้า เครื่องจักร การขนส่ง การดูแลสุขภาพ และผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน

แม่เหล็กถาวรมีลักษณะเฉพาะคือวงฮิสเทรีซีสที่กว้าง มีแรงบังคับสูง และมีความคงตัวสูง พวกมันทำงานในควอแดรนท์ที่สองของกราฟการล้างอำนาจแม่เหล็กหลังจากอิ่มตัวและมีประจุด้วยแม่เหล็ก เพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานแม่เหล็กที่สะสมไว้สูงสุดและสภาพแม่เหล็กที่เสถียร แม่เหล็กถาวรควรมีค่าแรงบีบบังคับ (Hc) ปริมาณพลังงานคงเหลือ (Br) และผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุด ((BH)m) สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

แม่เหล็กถาวรสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทใหญ่ ๆ ตามองค์ประกอบของวัสดุ: วัสดุแม่เหล็กถาวรผสมและวัสดุแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์

วัสดุแม่เหล็กถาวรอัลลอยด์ประกอบด้วย:

1. แม่เหล็กนีโอไดเมียมถาวรที่หายากของโลก (เช่น Nd2Fe14B หรือ แม่เหล็กนีโอไดเมียม ): แม่เหล็กเหล่านี้เป็นหนึ่งในแม่เหล็กที่แข็งแกร่งที่สุดที่มีจำหน่ายในท้องตลาด มีคุณสมบัติแม่เหล็กสูงมาก โดยมีผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุด (BHmax) มากกว่าเฟอร์ไรต์ถึง 10 เท่า แม่เหล็ก NdFeB สามารถแบ่งเพิ่มเติมได้เป็น NdFeB แบบเชื่อมติด, NdFeB แบบเผาผนึก และ NdFeB แบบฉีดขึ้นรูปตามกระบวนการผลิต แม่เหล็ก NdFeB แบบยึดติดทำโดยการผสมผง NdFeB กับสารยึดเกาะ เช่น เรซิน พลาสติก หรือโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ จากนั้นจึงขึ้นรูปด้วยการบีบอัด การอัดขึ้นรูป หรือการฉีดขึ้นรูป แม่เหล็ก NdFeB เผาผนึกผลิตขึ้นผ่านการกัดด้วยไอพ่นและการเผาผนึก ส่งผลให้มีค่าแรงบังคับสูงและมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม แม่เหล็ก NdFeB ที่ขึ้นรูปด้วยการฉีดมีความแม่นยำสูงและสามารถสร้างเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย

2. ซาแมเรียมโคบอลต์ (SmCo): แม่เหล็ก SmCo แบ่งออกเป็น SmCo5 และ Sm2Co17 ตามองค์ประกอบ ในฐานะแม่เหล็กถาวรธาตุหายากรุ่นที่สอง SmCo ไม่เพียงแต่มีผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุดที่สูง (14-28 MGOe) และการบีบบังคับที่เชื่อถือได้ แต่ยังแสดงคุณลักษณะอุณหภูมิที่ดีอีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับ NdFeB แล้ว SmCo เหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 200°C) มากกว่า

3. อะลูมิเนียมนิกเกิลโคบอลต์ (AlNiCo): AlNiCo เป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยอะลูมิเนียม นิกเกิล โคบอลต์ เหล็ก และธาตุโลหะอื่นๆ สามารถผลิตได้ผ่านกระบวนการเผาผนึกหรือการหล่อ ทำให้สามารถผลิตได้หลายขนาดและรูปร่าง แม่เหล็กถาวรแบบหล่อ AlNiCo มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่สามารถพลิกกลับได้ต่ำที่สุด และสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึงมากกว่า 600°C

วัสดุแม่เหล็กถาวรเฟอร์ไรต์ (เฟอร์ไรต์): แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ส่วนใหญ่ผลิตจากวัตถุดิบ เช่น BaFe12O19 และ SrFe12O19 ผ่านกระบวนการเซรามิก มีความแข็งและเปราะ ทนทานต่ออุณหภูมิได้ดีและมีต้นทุนต่ำ ทำให้เป็นแม่เหล็กถาวรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

โดยสรุป แม่เหล็กถาวรมีบทบาทสำคัญในการใช้งานหลายประเภทเนื่องจากความสามารถในการคงสภาพแม่เหล็กไว้เมื่อเวลาผ่านไป องค์ประกอบของวัสดุและกระบวนการผลิตที่หลากหลายนำเสนอคุณสมบัติที่หลากหลายที่เหมาะกับการใช้งานต่างๆ