Los materiales magnéticos se pueden dividir en materiales magnéticos duros y materiales magnéticos blandos. Entre ellos, los materiales magnéticos duros se refieren a materiales que se magnetizan hasta la saturación en un campo magnético externo, pero después de eliminar el campo magnético externo, aún pueden mantener una alta remanencia y proporcionar un campo magnético estable. , también llamado material de imán permanente. Aprovechando esta característica, los materiales de imanes permanentes se utilizan ampliamente en muchas industrias, como la energía, la información y las comunicaciones, el transporte, las computadoras y los equipos médicos. En los últimos años, el rendimiento superior de los materiales de imanes permanentes en los campos de electrodomésticos que ahorran energía, vehículos eléctricos híbridos/vehículos eléctricos puros, generación de energía eólica e hidroeléctrica ha atraído cada vez más la atención.

La aplicación e investigación de materiales de imanes permanentes comenzó a finales del siglo XIX. Con el estudio en profundidad del magnetismo material y la mejora de varios procesos de fabricación, la investigación de materiales de imanes permanentes incluye principalmente tres etapas: imanes de aleación de metal, materiales magnéticos de ferrita y materiales de imanes permanentes de tierras raras. Entre ellos, aunque los imanes de aleación de metal y los materiales magnéticos de ferrita tienen las ventajas de materias primas abundantes y de bajo costo, su producto de energía magnética máxima (BH) max es generalmente inferior a 10MGOe, y sus propiedades magnéticas son pobres, por lo que se reemplazan gradualmente por materiales de imanes permanentes de tierras raras.

Desde su aparición a principios de la década de 1960, después de décadas de desarrollo, se han formado tres generaciones de materiales de imanes permanentes de tierras raras con valor práctico: el material de imanes permanentes de tierras raras de primera generación (SmCo5), el material de imanes permanentes de tierras raras de segunda generación (Sm2Co17 ) Y el material de imán permanente de tierras raras de tercera generación (Nd2Fe14B).

Menú de clasificación:

1.1 Imanes de AlNiCo

AlNiCo (AlNiCo) es el primer material magnético permanente desarrollado, que es una aleación compuesta de aluminio, níquel, cobalto, hierro y otros elementos de metales traza. El material de imán permanente Alnico se desarrolló con éxito en la década de 1930. En ese momento tenía las mejores propiedades magnéticas y un coeficiente de temperatura pequeño, por lo que era el más utilizado en motores de imanes permanentes. Después de la década de 1960, con la llegada de los imanes permanentes de ferrita y los imanes permanentes de tierras raras, se reemplazó gradualmente la aplicación de imanes permanentes de álnico en los motores, y la proporción mostró una tendencia a la baja.

El imán permanente Alnico (Alnico) es una aleación de hierro, además de hierro, también se agrega aluminio (Al), níquel (Ni), cobalto (Co) y una pequeña cantidad de otros ingredientes para mejorar las propiedades magnéticas. El nombre del término inglés"Álnico"se forma fusionando los símbolos de los elementos de las tres adiciones principales.

La aleación Alnico tiene alta coercitividad y alta temperatura de Curie. La aleación Alnico es dura y quebradiza y no se puede trabajar en frío (trabajo en frío). Debe realizarse mediante procedimientos de fundición o sinterización (Sintering). Alnico puede generar campos magnéticos de hasta 0,15 Tesla. Para dar un ejemplo de una aleación anisótropa de fundición de Alnico con propiedades intermedias, la composición de Alnico-6 es 8% Al, 16% Ni, 24% Co, 3% Cu, 1% Ti y los demás son Fe. Alnico-6 tiene un producto de energía magnética máxima (BHmax) de 3,9 megagauss-oesteds (MG Oe), una coercitividad de 780 oersted, una temperatura de Curie de 860 °C y una temperatura máxima de funcionamiento de 525 °C.

Clasificación

Según los diferentes procesos de producción, se divide en AlNiCo sinterizado (Sintered AlNiCo) y AlNiCo fundido (Cast AlNiCo). Las formas de los productos son en su mayoría redondas y cuadradas. El proceso de fundición se puede procesar en diferentes tamaños y formas; En comparación con el proceso de fundición, el producto sinterizado se limita a un tamaño pequeño, y la tolerancia dimensional del blanco producido por él es mejor que la del producto de fundición, y la propiedad magnética es ligeramente inferior a la del producto de fundición, pero puede ser La procesabilidad es mejor. Entre los materiales de imán permanente, el imán permanente AlNiCo fundido tiene el coeficiente de temperatura reversible más bajo y la temperatura de trabajo puede llegar a los 600 grados centígrados. Los productos de imanes permanentes Alnico se utilizan ampliamente en diversos campos de instrumentación y otras aplicaciones.

Ventajas

Las ventajas de los imanes de AlNiCo son la alta remanencia (hasta 1,35 T) y el bajo coeficiente de temperatura. Cuando el coeficiente de temperatura es -0,02 %/℃, la temperatura máxima de funcionamiento puede alcanzar los 520 ℃. La desventaja es que la fuerza coercitiva es muy baja (normalmente menos de 160 kA/m) y la curva de desmagnetización no es lineal. Por lo tanto, aunque los imanes de AlNiCo se magnetizan fácilmente, también se desmagnetizan fácilmente.

Aplicaciones

Muchos productos industriales y de consumo requieren imanes permanentes potentes. Por ejemplo, los motores eléctricos, las pastillas de guitarra eléctrica, los micrófonos, los sensores, los altavoces, los tubos de ondas viajeras, los imanes de vaca, etc., utilizan imanes de alnico. Pero ahora, muchos productos usan imanes de tierras raras en su lugar, porque este tipo de material puede generar un campo magnético más fuerte (Br) y un producto de energía máxima más alto (BHmax), lo que permite reducir el tamaño del producto.

1.2 Aleación de imán permanente Fe-cromo-cobalto

Los componentes principales son hierro, cromo y cobalto, y también contiene molibdeno y una pequeña cantidad de titanio y silicio. Su rendimiento de procesamiento es bueno y puede sufrir deformaciones plásticas en frío y en caliente.Sus propiedades magnéticas son similares a las aleaciones de imanes permanentes de AlNiCo, y sus propiedades magnéticas pueden mejorarse mediante deformación plástica y tratamiento térmico. Se utiliza para fabricar varios componentes magnéticos pequeños con una sección transversal pequeña y una forma compleja.

2.1 imanes de ferrita

El imán de ferrita es un material de imán permanente sinterizado, que está compuesto de ferrita de bario y estroncio. Este tipo de material magnético no solo tiene un fuerte rendimiento antidesmagnetización, sino que también tiene la ventaja de su bajo costo. Los imanes de ferrita son rígidos y quebradizos y requieren procesos de mecanizado especiales. Debido a que el imán opuesto está orientado a lo largo de la dirección de fabricación, debe magnetizarse en la dirección tomada, mientras que el imán del mismo sexo puede magnetizarse en cualquier dirección porque no está orientado, aunque se encontrará una inducción magnética ligeramente más fuerte en el lado. donde la presión es a menudo la más pequeña. El producto de energía magnética oscila entre 1,1 MGOe y 4,0 MGOe. Debido a su bajo costo, los imanes de ferrita tienen una amplia gama de aplicaciones, desde motores, parlantes hasta juguetes y artesanías.

Características materiales

Producido por el método de pulvimetalurgia, el magnetismo residual es bajo y la permeabilidad magnética de recuperación es pequeña. Gran fuerza coercitiva, fuerte capacidad antidesmagnetización, especialmente adecuada para estructuras de circuitos magnéticos en condiciones de trabajo dinámicas. El material es duro y quebradizo y se puede utilizar para cortar con herramientas de diamante. La materia prima principal es el óxido, por lo que no es fácil de corroer. Temperatura de trabajo: -40°C a +200°C.

Los imanes de ferrita se dividen además en anisotropía (anisotropía) e isotropía (isotropía). El material de imán permanente de ferrita sinterizada isotrópica tiene propiedades magnéticas débiles, pero se puede magnetizar en diferentes direcciones del imán; El material de imán permanente de ferrita sinterizada anisotrópica tiene fuertes propiedades magnéticas, pero solo se puede magnetizar en la dirección del imán. Magnetización de dirección de magnetización predeterminada.

Diferencias de los imanes de NdFeB

Un imán de ferrita es un óxido metálico con propiedades ferromagnéticas. En términos de propiedades eléctricas, la resistividad de la ferrita es mucho mayor que la de los materiales magnéticos metálicos y de aleación, y también tiene propiedades dieléctricas más altas. También se muestra que las propiedades magnéticas de la ferrita tienen una mayor permeabilidad magnética a altas frecuencias. Por lo tanto, la ferrita se ha convertido en un material magnético no metálico ampliamente utilizado en el campo de la alta frecuencia y la corriente débil. Perteneciente a los materiales magnéticos no metálicos, es un óxido compuesto (o ferrita) de óxido férrico magnético y uno o más óxidos metálicos. La fuerza magnética suele ser de 800 a 1000 gauss y, a menudo, se utiliza en altavoces, parlantes y otros equipos.

Las ventajas de los imanes de NdFeB son el rendimiento de alto costo y las buenas propiedades mecánicas; las desventajas son que el punto de temperatura de Curie es bajo, las características de temperatura son malas y es fácil de pulverizar y corroer. Debe ajustarse ajustando su composición química y adoptando métodos de tratamiento de superficie. La mejora puede cumplir con los requisitos de la aplicación práctica. NdFeB pertenecea la tercera generación de materiales de imanes permanentes de tierras raras. Tiene las características de tamaño pequeño, peso ligero y fuerte magnetismo. Es el imán con mejor relación prestaciones y precio en la actualidad. Las ventajas de la alta densidad de energía hacen que los materiales de imanes permanentes de NdFeB se utilicen ampliamente en la industria moderna y la tecnología electrónica. En estado de imanes desnudos, la fuerza magnética puede alcanzar unos 3500 Gauss.

2.2 Imanes de goma

El imán de caucho es un tipo de serie de material magnético de ferrita, que está hecho de polvo magnético de ferrita unido y caucho sintético, y se fabrica mediante moldeo por extrusión, moldeo por calandrado, moldeo por inyección y otros procesos. Tiene suavidad, elasticidad y capacidad de torsión. el imán Se puede procesar en tiras, rollos, láminas, bloques, anillos y varias formas complejas.

Características originales

Tiene flexibilidad, elasticidad y capacidad de flexión, y se puede producir en rollos, láminas, tiras, bloques, anillos y varias formas complejas mediante extrusión, calandrado, inyección, formación de moldes y otros procesos. Su superficie también se puede cubrir con láminas de PVC, papel estucado, cinta adhesiva de doble cara, recubierta con aceite UV o impresa en color y troquelada en varias formas.

Funciones de procesamiento

Los imanes de goma están compuestos por polvo magnético (SrO6, Fe2O3), polietileno clorado (CPE) y otros aditivos (EBSO, DOP), etc., y se fabrican por extrusión y calandrado. Los imanes de goma pueden ser homosexuales o heterosexuales y pueden doblarse, torcerse o enrollarse. Se puede usar sin más mecanizado, y la forma se puede recortar según el tamaño requerido, y también se puede cubrir con PVC, adhesivo, aceite UV, etc. según los requisitos del cliente. Su producto de energía magnética es 0,60-1,50 MGOe.

Proceso de producción

Ingredientes→mezcla→extrusión/calandrado/moldeo por inyección→procesamiento→magnetización→inspección→envasado

prueba de rendimiento

Apariencia, tamaño, propiedades magnéticas, polaridad magnética, dureza, gravedad específica, resistencia a la tracción, resistencia al envejecimiento, rendimiento de rotación

campo de aplicación de la industria

Campos de aplicación de los imanes de goma: frigoríficos, expositores de mensajes, sujetadores para fijar objetos a cuerpos metálicos para publicidad, etc., láminas magnéticas para juguetes, instrumentos didácticos, interruptores y sensores. Se utiliza principalmente en industrias como micromotores, refrigeradores, gabinetes de desinfección, gabinetes de cocina, juguetes, papelería y publicidad.

3.1 Imanes de cobalto de samario

El cobalto de samario (SmCo), como imán permanente de tierras raras de segunda generación, no solo tiene un producto de alta energía magnética (14-32 MGOe) y una fuerza coercitiva confiable, sino que también muestra buenas características de temperatura en la serie de imanes permanentes de tierras raras. Comparado con NdFeB, SmCo es más adecuado para trabajar en ambientes de alta temperatura.

SmCo5 Sm2Co17

Remanencia Br>1.05T (>10,5 kg)

Coercitividad de inducción magnética HcB>676 kA/m (>8,5 kOe)

Coercitividad intrínseca Hcj>1194 kA/m (>15kOe)

Producto energético máximo (BH) máx.>209.96kJ/m3(26~30MGs.Oe)

Coeficiente de temperatura Br -0.03%/℃

Permeabilidad magnética reversible μ 1.03H/m

Temperatura de Curie Tc 670~850℃

3.2 imanes de neodimio

El imán de neodimio, también conocido como imán NdFeB (imán NdFeB), es un cristal tetragonal formado por neodimio, hierro y boro (Nd2Fe14B). En 1982, Masato Sagawa de Sumitomo Special Metals descubrió los imanes de neodimio. El producto de energía magnética (BHmax) de este imán es mayor que el del imán de cobalto de samario, y era el material con el producto de energía magnética más grande del mundo en ese momento. Más tarde, Sumitomo Special Metals desarrolló con éxito el proceso de pulvimetalurgia y General Motors desarrolló con éxito el proceso de hilado por fusión, que pudo preparar imanes de NdFeB. Este tipo de imán es el segundo imán permanente más magnético después del imán de holmio de cero absoluto, y también es el imán de tierras raras más utilizado. Los imanes NdFeB se utilizan ampliamente en productos electrónicos, como discos duros, teléfonos móviles,

Clasificación

NdFeB se divide en NdFeB sinterizado y NdFeB unido. El NdFeB adherido es magnético en todas las direcciones y resistente a la corrosión; y el NdFeB sinterizado es fácil de corroer y la superficie debe recubrirse. En general, hay galvanizado, níquel, zinc respetuoso con el medio ambiente, níquel respetuoso con el medio ambiente, níquel-cobre-níquel, níquel-cobre-níquel respetuoso con el medio ambiente, etc. El NdFeB sinterizado generalmente se divide en magnetización axial y magnetización radial, dependiendo de la superficie de trabajo requerida.

Composición química

El material de imán permanente NdFeB es un material de imán permanente basado en el compuesto intermetálico Nd2Fe14B. Los componentes principales son elementos de tierras raras neodimio (Nd), hierro (Fe), boro (B). Entre ellos, el elemento de tierras raras es principalmente el neodimio (Nd). Para obtener propiedades diferentes, se puede reemplazar parcialmente por otros metales de tierras raras como el disprosio (Dy) y el praseodimio (Pr). El hierro también puede ser reemplazado parcialmente por otros metales como el cobalto (Co) y el aluminio (Al). El contenido de boro es pequeño, pero juega un papel importante en la formación de compuestos intermetálicos de estructura cristalina tetragonal, lo que hace que los compuestos tengan una magnetización de alta saturación, una anisotropía uniaxial alta y una temperatura de Curie alta.

El imán permanente de tierras raras NdFeB de tercera generación es el imán permanente más potente entre los imanes contemporáneos. Sus principales materias primas son neodimio de tierras raras 29%-32,5%, elemento metálico hierro 63,95-68,65%, elemento no metálico boro 1,1-1,2% y disprosio 0,6-8% niobio 0,3-0,5% aluminio 0,3-0,5% cobre 0,05 -0,15% y otros elementos.

Flujo del proceso

Proceso tecnológico: procesamiento por lotes → fundición de lingotes/hilado → fabricación de polvo → prensado → sinterización y templado → prueba magnética → molienda → corte de clavijas → galvanoplastia → producto terminado. Los ingredientes son la base, y el sinterizado y templado es la clave.

Herramientas de producción de imanes NdFeB en blanco y herramientas de prueba de rendimiento: horno de fundición, horno de tiras, trituradora de mandíbula, molino de chorro, máquina de moldeo por compresión, máquina de envasado al vacío, máquina de prensado isostático, horno de sinterización, horno de vacío de tratamiento térmico, instrumento de prueba de rendimiento magnético, medidor de Gauss.

Herramientas de mecanizado de imán NdFeB: amoladora sin centro, máquina redondeadora, amoladora de doble extremo, amoladora plana, rebanadora, amoladora de doble cara, corte de alambre, taladro de banco, amoladora de forma especial, etc.

Solicitud

Los materiales magnéticos permanentes NdFeB sinterizados tienen excelentes propiedades magnéticas y se utilizan ampliamente en electrónica, maquinaria eléctrica, equipos médicos, juguetes, embalaje, maquinaria de hardware, aeroespacial y otros campos. Los más comunes son motores de imanes permanentes, parlantes, separadores magnéticos, unidades de disco de computadora, instrumentos de equipos de resonancia magnética, etc.