Os materiais magnéticos podem ser divididos em materiais magnéticos duros e materiais magnéticos macios. Entre eles, os materiais magnéticos duros referem-se a materiais que são magnetizados até a saturação em um campo magnético externo, mas após a remoção do campo magnético externo, eles ainda podem manter alta remanência e fornecer um campo magnético estável. , Também chamado de material magnético permanente. Aproveitando esse recurso, os materiais de ímã permanente são amplamente utilizados em muitos setores, como energia, informação e comunicação, transporte, computadores e equipamentos médicos. Nos últimos anos, o desempenho superior de materiais de ímãs permanentes nas áreas de eletrodomésticos economizadores de energia, veículos elétricos híbridos/veículos elétricos puros, energia eólica e geração de energia hidrelétrica tem atraído cada vez mais atenção.

A aplicação e pesquisa de materiais magnéticos permanentes começaram no final do século XIX. Com o estudo aprofundado do magnetismo material e a melhoria de vários processos de fabricação, a pesquisa de materiais magnéticos permanentes inclui principalmente três etapas: ímãs de liga metálica, materiais magnéticos de ferrite e materiais de ímãs permanentes de terras raras. Entre eles, embora os ímãs de liga metálica e os materiais magnéticos de ferrite tenham as vantagens de baixo custo e matérias-primas abundantes, seu produto máximo de energia magnética (BH)max é geralmente inferior a 10MGOe e suas propriedades magnéticas são ruins, então eles são gradualmente substituídos por materiais de ímã permanente de terras raras.

Desde a sua aparição no início dos anos 1960, após décadas de desenvolvimento, três gerações de materiais de ímã permanente de terras raras com valor prático foram formadas: o material de ímã permanente de terra rara de primeira geração (SmCo5), o material de ímã permanente de terra rara de segunda geração (Sm2Co17 ) E o material de ímã permanente de terras raras de terceira geração (Nd2Fe14B).

Menu de classificação:

1.1 Ímãs AlNiCo

AlNiCo (AlNiCo) é o material magnético permanente mais antigo desenvolvido, que é uma liga composta de alumínio, níquel, cobalto, ferro e outros oligoelementos metálicos. O material de ímã permanente Alnico foi desenvolvido com sucesso na década de 1930. Naquela época, ele tinha as melhores propriedades magnéticas e um pequeno coeficiente de temperatura, por isso era o mais utilizado em motores de ímãs permanentes. Após a década de 1960, com o advento dos ímãs permanentes de ferrite e dos ímãs permanentes de terras raras, a aplicação de ímãs permanentes de alnico em motores foi gradativamente substituída, e a proporção apresentou uma tendência decrescente.

O imã permanente Alnico (Alnico) é uma liga de ferro, além do ferro, também adicionou alumínio (Al), níquel (Ni), cobalto (Co) e uma pequena quantidade de outros ingredientes para melhorar as propriedades magnéticas. O nome do termo inglês"alnico"é formado pela fusão dos símbolos dos elementos das três adições principais.

A liga Alnico tem alta coercividade e alta temperatura Curie. A liga de Alnico é dura e quebradiça e não pode ser trabalhada a frio (trabalho a frio). Deve ser feita por processos de fundição ou sinterização (sinterização). Alnico pode gerar campos magnéticos de até 0,15 Tesla. Para dar um exemplo de uma liga Alnico fundida anisotrópica com propriedades intermediárias, a composição do Alnico-6 é 8% Al, 16% Ni, 24% Co, 3% Cu, 1% Ti e os outros são Fe. Alnico-6 tem um produto de energia magnética máxima (BHmax) de 3,9 megagauss-oesteds (MG Oe), uma coercividade de 780 oersted, uma temperatura Curie de 860 °C e uma temperatura operacional máxima de 525 °C.

Classificação

De acordo com diferentes processos de produção, é dividido em AlNiCo sinterizado (Sintered AlNiCo) e AlNiCo fundido (Cast AlNiCo). As formas do produto são principalmente redondas e quadradas. O processo de fundição pode ser processado em diferentes tamanhos e formas; em comparação com o processo de fundição, o produto sinterizado é limitado a um tamanho pequeno, e a tolerância dimensional do blank produzido por ele é melhor que a do produto fundido, e a propriedade magnética é ligeiramente menor que a do produto fundido, mas pode ser A processabilidade é melhor. Entre os materiais de ímã permanente, o ímã permanente AlNiCo fundido tem o menor coeficiente de temperatura reversível e a temperatura de trabalho pode chegar a 600 graus Celsius. Os produtos de ímã permanente Alnico são amplamente utilizados em vários campos de instrumentação e outras aplicações.

Vantagens

As vantagens dos ímãs AlNiCo são alta remanência (até 1,35T) e baixo coeficiente de temperatura. Quando o coeficiente de temperatura é -0,02%/℃, a temperatura operacional máxima pode atingir cerca de 520℃. A desvantagem é que a força coercitiva é muito baixa (geralmente menor que 160kA/m) e a curva de desmagnetização não é linear. Portanto, embora os ímãs AlNiCo sejam facilmente magnetizados, eles também são facilmente desmagnetizados.

Formulários

Muitos produtos industriais e de consumo exigem fortes ímãs permanentes. Por exemplo, motores elétricos, captadores de guitarra elétrica, microfones, sensores, alto-falantes, tubos de ondas progressivas, ímãs de vaca, etc., todos usam ímãs de alnico. Mas agora, muitos produtos usam ímãs de terras raras, porque esse tipo de material pode fornecer um campo magnético mais forte (Br) e um produto de energia máxima (BHmax) mais alto, permitindo reduzir o tamanho do produto.

1.2 Liga de ímã permanente Fe-cromo-cobalto

Os principais componentes são ferro, cromo e cobalto, e também contém molibdênio e uma pequena quantidade de titânio e silício. Seu desempenho de processamento é bom e pode sofrer deformação plástica a frio e a quente.Suas propriedades magnéticas são semelhantes às ligas de ímã permanente AlNiCo, e suas propriedades magnéticas podem ser melhoradas por meio de deformação plástica e tratamento térmico. É usado para fabricar vários componentes de ímãs pequenos com seção transversal pequena e formato complexo.

2.1 ímãs de ferrite

O ímã de ferrite é um material de ímã permanente sinterizado, composto de ferrita de bário e estrôncio. Este tipo de material magnético não só tem um forte desempenho anti-desmagnetização, mas também tem a vantagem de baixo custo. Os ímãs de ferrite são rígidos e quebradiços e requerem processos especiais de usinagem. Como o ímã oposto é orientado ao longo da direção de fabricação, ele deve ser magnetizado na direção tomada, enquanto o ímã do mesmo sexo pode ser magnetizado em qualquer direção porque não é orientado, embora uma indução magnética ligeiramente mais forte seja encontrada no lado onde a pressão é geralmente a menor. O produto de energia magnética varia de 1,1MGOe a 4,0MGOe. Devido ao seu baixo custo, os ímãs de ferrite têm uma ampla gama de aplicações, desde motores, alto-falantes até brinquedos e artesanato,

Características do material

Produzido pelo método de metalurgia do pó, o magnetismo residual é baixo e a permeabilidade magnética de recuperação é pequena. Grande força coercitiva, forte capacidade antidesmagnetização, especialmente adequada para estrutura de circuito magnético sob condições de trabalho dinâmicas. O material é duro e quebradiço e pode ser usado para cortar com ferramentas diamantadas. A principal matéria-prima é o óxido, por isso não é fácil de corroer. Temperatura de trabalho: -40°C a +200°C.

Os ímãs de ferrite são divididos em anisotropia (anisotropia) e isotropia (isotropia). O material de ímã permanente de ferrite sinterizada isotrópica tem propriedades magnéticas fracas, mas pode ser magnetizado em diferentes direções do ímã; o material de ímã permanente de ferrite sinterizada anisotrópica tem fortes propriedades magnéticas, mas só pode ser magnetizado ao longo da direção do ímã. Magnetização de direção de magnetização predeterminada.

Diferenças dos ímãs NdFeB

Um ímã de ferrita é um óxido de metal com propriedades ferromagnéticas. Em termos de propriedades elétricas, a resistividade da ferrita é muito maior que a dos materiais magnéticos de metal e liga, e também possui propriedades dielétricas mais altas. As propriedades magnéticas da ferrita também mostram maior permeabilidade magnética em altas frequências. Portanto, a ferrita tornou-se um material magnético não metálico amplamente utilizado no campo de alta frequência e corrente fraca. Pertencente aos materiais magnéticos não metálicos, é um óxido composto (ou ferrita) de óxido férrico magnético e um ou mais outros óxidos metálicos. A força magnética é geralmente de 800 a 1000 gauss e é frequentemente usada em alto-falantes, alto-falantes e outros equipamentos.

As vantagens dos ímãs de NdFeB são alto desempenho de custo e boas propriedades mecânicas; as desvantagens são que o ponto de temperatura Curie é baixo, as características de temperatura são ruins e é fácil de ser pulverizado e corroído. Deve ser ajustado ajustando sua composição química e adotando métodos de tratamento de superfície. A melhoria pode atender aos requisitos de aplicação prática. NdFeB pertencepara a terceira geração de materiais de ímãs permanentes de terras raras. Tem as características de tamanho pequeno, peso leve e forte magnetismo. É o imã com melhor desempenho e relação preço atualmente. As vantagens da alta densidade de energia tornam os materiais de ímã permanente NdFeB amplamente utilizados na indústria moderna e na tecnologia eletrônica. No estado de ímãs nus, a força magnética pode atingir cerca de 3500 Gauss.

2.2 Ímãs de borracha

Ímã de borracha é um tipo de série de material magnético de ferrite, que é feito de pó magnético de ferrite ligado e borracha sintética, e é feito por moldagem por extrusão, moldagem por calandragem, moldagem por injeção e outros processos. Possui maciez, elasticidade e torção. o ímã. Pode ser processado em tiras, rolos, folhas, blocos, anéis e várias formas complexas.

Recursos originais

Possui flexibilidade, elasticidade e capacidade de dobra, e pode ser produzido em rolos, folhas, tiras, blocos, anéis e várias formas complexas por meio de extrusão, calandragem, injeção, conformação de moldes e outros processos. Sua superfície também pode ser coberta com folha de PVC, papel revestido, fita dupla-face, revestida com óleo UV ou impressa em cores e cortada em várias formas.

Recursos de processamento

Os ímãs de borracha são compostos de pó magnético (SrO6, Fe2O3), polietileno clorado (CPE) e outros aditivos (EBSO, DOP), etc., e são fabricados por extrusão e calandragem. Os ímãs de borracha podem ser homossexuais ou heterossexuais e podem ser dobrados, torcidos ou enrolados. Pode ser usado sem usinagem adicional, e a forma pode ser aparada de acordo com o tamanho necessário, e também pode ser coberta com PVC, adesivo, óleo UV, etc. de acordo com as necessidades do cliente. Seu produto de energia magnética é 0,60-1,50 MGOe.

Processo de produção

Ingredientes→mistura→extrusão/calandragem/moldagem por injeção→processamento→magnetização→inspeção→embalagem

teste de performance

Aparência, tamanho, propriedades magnéticas, polaridade magnética, dureza, gravidade específica, resistência à tração, resistência ao envelhecimento, desempenho de rotação

Campo de aplicação da indústria

Campos de aplicação dos ímãs de borracha: geladeiras, porta-recados, fixadores para fixação de objetos em corpos metálicos para publicidade, etc., folhas magnéticas para brinquedos, instrumentos didáticos, interruptores e sensores. Usado principalmente em indústrias como micromotores, refrigeradores, armários de desinfecção, armários de cozinha, brinquedos, artigos de papelaria e anúncios.

3.1 ímãs de cobalto de samário

O cobalto de samário (SmCo), como ímã permanente de terras raras de segunda geração, não apenas possui um produto de alta energia magnética (14-32MGOe) e força coercitiva confiável, mas também apresenta boas características de temperatura na série de ímãs permanentes de terras raras. Comparado com o NdFeB, o SmCo é mais adequado para trabalhar em ambientes de alta temperatura.

SmCo5 Sm2Co17

Remanência Br>1,05 T (>10,5kGs)

Coercividade de indução magnética HcB>676kA/m (>8,5kOe)

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

Produto energético máximo (BH) max>209,96kJ/m3(26~30MGs.Oe)

Br coeficiente de temperatura -0,03%/℃

Permeabilidade magnética reversível μ 1,03H/m

Curie temperatura Tc 670~850℃

3.2 ímãs de neodímio

O ímã de neodímio, também conhecido como ímã NdFeB (ímã NdFeB), é um cristal tetragonal formado por neodímio, ferro e boro (Nd2Fe14B). Em 1982, Masato Sagawa, da Sumitomo Special Metals, descobriu os ímãs de neodímio. O produto de energia magnética (BHmax) desse imã é maior que o do imã de samário-cobalto, e era o material com o maior produto de energia magnética do mundo naquela época. Mais tarde, a Sumitomo Special Metals desenvolveu com sucesso o processo de metalurgia do pó, e a General Motors desenvolveu com sucesso o processo de fiação por fusão, que foi capaz de preparar ímãs de NdFeB. Este tipo de ímã é o segundo ímã permanente mais magnético após o ímã de hólmio zero absoluto, e também é o ímã de terras raras mais comumente usado. Os ímãs NdFeB são amplamente utilizados em produtos eletrônicos, como discos rígidos, telefones celulares,

Classificação

O NdFeB é dividido em NdFeB sinterizado e NdFeB ligado. O NdFeB ligado é magnético em todas as direções e resistente à corrosão; e o NdFeB sinterizado é fácil de corroer e a superfície precisa ser revestida. Geralmente, existem galvanizado, níquel, zinco ecológico, níquel ecológico, níquel-cobre-níquel, níquel-cobre-níquel ecológico, etc. NdFeB sinterizado é geralmente dividido em magnetização axial e magnetização radial, dependendo do superfície de trabalho necessária.

Composição química

O material de ímã permanente NdFeB é um material de ímã permanente baseado no composto intermetálico Nd2Fe14B. Os principais componentes são elementos de terras raras neodímio (Nd), ferro (Fe), boro (B). Entre eles, o elemento de terras raras é principalmente o neodímio (Nd). Para obter diferentes propriedades, pode ser parcialmente substituído por outros metais de terras raras, como disprósio (Dy) e praseodímio (Pr). O ferro também pode ser parcialmente substituído por outros metais como o cobalto (Co) e o alumínio (Al). O teor de boro é pequeno, mas desempenha um papel importante na formação de compostos intermetálicos de estrutura cristalina tetragonal, fazendo com que os compostos tenham alta magnetização de saturação, alta anisotropia uniaxial e alta temperatura de Curie.

O ímã permanente de terras raras de terceira geração NdFeB é o ímã permanente mais poderoso entre os ímãs contemporâneos. Suas principais matérias-primas são neodímio metálico de terras raras 29%-32,5%, elemento metálico ferro 63,95-68,65%, elemento não metálico boro 1,1-1,2% e disprósio 0,6-8% nióbio 0,3-0,5% alumínio 0,3-0,5% cobre 0,05 -0,15% e outros elementos.

Fluxo de processo

Processo tecnológico: dosagem → lingote de fundição/fiação → fabricação de pó → prensagem → sinterização e têmpera → teste magnético → retificação → corte de pinos → galvanoplastia → produto acabado. Os ingredientes são a base, e a sinterização e têmpera é a chave.

Ferramentas de produção em branco de ímã NdFeB e ferramentas de teste de desempenho: forno de fundição, forno de tiras, britador de mandíbula, moinho a jato, máquina de moldagem por compressão, máquina de embalagem a vácuo, máquina de prensagem isostática, forno de sinterização, forno a vácuo de tratamento térmico, instrumento de teste de desempenho magnético, medidor Gauss.

Ferramentas de usinagem de ímã NdFeB: moedor sem centro, máquina de arredondamento, moedor de ponta dupla, moedor plano, fatiador, moedor de dupla face, corte de fio, furadeira de bancada, moedor de formato especial, etc.

Aplicativo

Os materiais de ímã permanente NdFeB sinterizado têm excelentes propriedades magnéticas e são amplamente utilizados em eletrônicos, máquinas elétricas, equipamentos médicos, brinquedos, embalagens, máquinas de hardware, aeroespacial e outros campos. Os mais comuns são motores de ímã permanente, alto-falantes, separadores magnéticos, unidades de disco de computador, instrumentos de equipamentos de ressonância magnética, etc.