Происхождение и производство магнитов

 

История магнитов уходит корнями в глубокую древность. Название происходит от Магнезии или Магнисии - области в Древней Греции, где была найдена природная магнитная руда - магнетит. Существует легенда о старике Магнусе, который, якобы, и обнаружил, что некий черный камень притягивает железный наконечник его трости.
В Древнем Китае эта руда была известна еще 2 000 лет назад. Ее использовали для навигации и для предсказаний. Конечно, физическое понимание и производство магнитов значительно эволюционировали с тех времен.

 

 

Состав

Современные магниты состоят из химических элементов металлов и неметаллов. Самые распространенные из них - железо, никель и кобальт - являются ферромагнитными и способны удерживать свои магнитные свойства в течение продолжительного времени. Комбинация этих элементов формирует основу для различных типов магнитов.

На атомном уровне магнетизм возникает в результате выравнивания магнитных моментов в атомах материала. В постоянных магнитах, например тех, которые состоят из железа или сплавов, магнитные моменты выравниваются и создают сильное и длительное магнитное поле.

Помимо постоянных существуют также временные, например электромагниты. В них магнитные силы возникают вследствие пропускания электрического тока через виток провода. При этом индуцируется магнитное поле. Даже Земля действует как гигантский магнит благодаря движению расплавленного железа в ее внешнем ядре.

Ферриты

 

 

 

Магниты из ферритов (керамические) изготавливаются из смеси оксида железа и карбоната бария или стронция. Они экономичны, обладают высокой магнитной проницаемостью и малой магнитной силой. Часто применяются в таких устройствах как трансформаторы и индукторы, и находят применение в динамиках, микроволновых печах и уплотнениях дверей холодильников.

 

 

 

Сплавы Альнико

 

Альнико - это сплав, полученный из алюминия, никеля и кобальта, который в течение многих  десятилетий был основным в производстве магнитов. Благодаря своему составу сплав имеет высокую магнитную силу и устойчивость к высоким температурам, что делает его подходящим для использования в инструментах, таких как электрогитары и датчики. 

 

 

 

Неодимовые магниты

 

Неодим - это химический элемент семейства лантаноидов, относится к редкоземельным элементам. Неодимовые магниты (NdFeB) в свое время стали прорывом в технологии. Включая неодим, железо и бор, они являются самыми сильными постоянными магнитами, доступными на коммерческом рынке. Их сила и компактные размеры делают их незаменимыми в приложениях, таких как электрические двигатели и жесткие диски компьютеров. Широко используются в электронике, медицинских устройствах, а также в области возобновляемой энергии.

 

 

 

Самарий-Кобальт

 

Аналогично неодимовым, магниты из самария-кобальта являются редкоземельными. Комбинация самария и кобальта обеспечивает их  высокой магнитной силой и устойчивостью к температуре, что позволяет применять их в аэрокосмической и военной отраслях, где стабильность в экстремальных условиях крайне важна.

 

 

 

Полимерные постоянные магниты

Они являются более современным дополнением к разнообразию магнитов. Создаются путем смешивания магнитных порошков с полимерной матрицей. Свойства этих магнитов предоставляют широкие возможности в изменении форм и размеров магнитов, благодаря чему активно применяются в дизайне.

Магнитный винил

 

Это также относительно новый материал. Этот вид гибких магнитов создается путем смешивания магнитных порошков с виниловой смолой, что позволяет создавать гибкие листы магнитного винила. Материал широко используется в различных областях от рекламных щитов, магнитных знаков и дисплеев, до магнитных досок и мелких бытовых предметов.

 

 

Производство 

Производственный процесс включает в себя несколько ключевых этапов, каждый из которых критически важен для достижения нужных магнитных свойств.

Первый этап: Выбор материалов и компонентов

Перед началом производственного процесса тщательно выбираются подходящие материалы и компоненты в зависимости от желаемой магнитной силы, устойчивости к температуре и предназначения магнита.

Второй этап: Выплавка

Для сплавов, таких как альнико и магнитов редкоземельных металлов, производственный процесс часто начинается с плавления выбранных металлов в управляемой среде. Для обеспечения точной композиции, необходимой для желаемых магнитных свойств процесс выплавки строго контролируется. Затем расплавленная смесь охлаждается, образуя твердой слиток.

Третий этап: Измельчение

На следующем этапе производства твердой слиток измельчается до мелкого порошка. Размер и согласованность частиц играют ключевую роль в определении магнитных свойств конечного продукта.

Четвертый этап: Прессование

Далее порошок прессуется в желаемую форму с использованием гидравлических или механических прессов. Этот процесс выстраивает магнитные области материала, увеличивая его общую магнитную силу.

Пятый этап: Спекание

Спекание включает в себя подвергание прессованного порошка высоким температурам в контролируемой атмосфере. Этот процесс позволяет частицам объединяться, образуя прочный и стабильный магнит.

Завершение производства

После спекания магниты проходят окончательную обработку, которая может включать в себя нанесение покрытий, формирование и магнитизацию. Покрытия защищают от коррозии, а формирование гарантирует, что конечный продукт соответствует требованиям. Магнетизация представляет собой воздействие на магнит сильным внешним магнитным полем, выстраивая магнитные области и максимизируя его силу. Затем производится контроль качества, чтобы обеспечить надежность готового продукта.

Заключение

Трансформация магнита от его происхождения до завершения производства — впечатляющее сочетание древних принципов и передовых технологий. Разнообразие типов магнитов и сложности производственного процесса доказывают важность магнитов во всех сферах современных технологий.