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1、 磁铁专业知识 一、磁铁的发展历史 随着社会的发展,磁铁的应用也越来越广泛,从高科技产 品到最简单的包装磁,目前应用最为广泛的还是钕铁硼磁 铁和铁氧体磁铁。从磁铁的发展历史来看,十九世纪末二 十世纪初,人们主要使用碳钢、钨钢、铬钢和钴钢作永磁 材料。二十世纪三十年代末,铝镍钴磁铁开发成功,才使 磁铁的大规模应用成为可能。五十年代,钡铁氧体磁铁的 出现,既降低了永磁体成本,又将永磁材料的应用范围拓 宽到高频领域。到六十年代,钐钴永磁的出现,则为磁铁 的应用开辟了一个新时代。1967年,美国Dayton大学的 Strnat等,研制成钐钴磁铁,标志着稀土磁铁时代的到来 。稀土永磁已经历第一代SmCo
2、5,第二代沉淀硬化型 Sm2Co17,发展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前铁氧体 磁铁仍然是用量最大的永磁材料,但钕铁硼磁铁的产值已 大大超过铁氧体永磁材料,钕铁硼磁铁的生产已发展成一 大产业。 二、磁铁物理性能的专业名词 剩磁:永磁材料在闭路状态下经外磁场磁化饱和后,再撤消外磁场时,永磁材料 的磁极化强度J和内部磁感应强度B并不会因外磁场H的消失而消失,而会保持一 定大小的值,该值即称为该材料的剩余磁极化强度Jr和剩余磁感应强度Br统称剩 磁。 矫顽力:在永磁材料的退磁曲线上,当反向磁场H增大到某一值bHc时,磁体的 磁感应强度B为0,称该反向磁场H值为该材料的矫顽力bHc 内矫顽力:使
3、磁体的剩余磁化强度Mr降为零所需施加的反向磁场强度,我们称之 为内禀矫顽力。 居里温度:随着温度的升高,由于物质内部基本粒子的热振荡加剧,磁性材料内 部的微观磁偶极矩的排列逐步紊乱,宏观上表现为材料的磁极化强度J随着温度 的升高而减小,当温度升高至某一值时,材料的磁极化强度J降为0,此时磁性材 料的磁特性变得同空气等非磁性物质一样,将此温度称为该材料的居里温度Tc 工作温度:在某一温度下永磁材料的磁性能指标与室温相比降低一规定的幅度, 将该温度称为该磁体的可工作温度Tw。 最大磁能积: (BH)max 退磁曲线上任何一点的B和H的乘积即Bm、 Hm和(BH )代表了磁铁在气隙空间所建立的磁能量
4、密度,即气隙单位体积的静磁能量,由 于这项能量等于磁铁Bm与Hm的乘积,因此称为磁能积,磁能积随B而变化的关 系曲线称为磁能曲线,其中一点对应的Bd和Hd的乘积有最大值,称为最大磁能 积。 磁铁的种类很多,一般分为永磁和软磁两大类 软磁:当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。 具 有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁 ,广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金 (硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。 永磁磁铁又分二大分类: 第一大类是:金属合金磁铁包括钕铁硼磁铁(Nd2Fe14B)、钐钴磁铁 (SmCo)、铝镍钴磁铁(ALNiCO)
5、第二大类是:铁氧体永磁材料(Ferrite) 磁力大小排列为:钕铁硼 磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。 三、磁铁的种类 四、钕铁硼磁铁 钕铁硼磁铁:钕铁硼是目前发现商品化性能最高的磁铁,被人们称为 磁王,拥有极高的磁性能其最大磁能积(BHmax)高过铁氧体(Ferrite)10 倍以上。其本身的机械加工性能亦相当之好。工作温度最高可达200摄 氏度。而且其质地坚硬,性能稳定,有很好的性价比,故其应用极其 广泛。但因为其化学活性很强,所以必须对其表面涂层处理。(如镀 Zn,Ni,电泳、钝化等)。 特性:钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料 。钕铁硼具有极高的磁能
6、积和矫力,同时高能量密度的优点使钕铁硼 永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用,从而使仪器仪表 、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能 。 材质特点:钕铁硼的优点是性价比高,具良好的机械加工特性;不足 之处在于居里温度点低,温度特性差,且易于粉化腐蚀,必须通过调 整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进,才能达到实际应用 的要求。 五、铁氧体磁铁 铁氧体磁铁:铁氧体主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通过 陶瓷工艺法制造而成,由于铁氧体磁铁有很好的耐温性、价格低廉、 性能适中,已成为应用最为广泛的永磁体 特性:具有较高的磁性能,较好的时间稳定性和较低
7、的温度系数。 材质特点:质地比较硬,属脆性材料;很好的耐温性、价格低廉、性 能适中 六、铝镍钴磁铁 铝镍钴磁铁:铝镍钴是由铝、镍、钴、铁和其它微量金属元素构成的 一种合金。铝镍钴永磁产品广泛应用于各种仪器仪表和其他应用领域 。( 铝镍钴磁铁分类:可分为铸造铝镍钴和烧结铝镍钴两大类。) 特性:铸造铝镍钴永磁有着最低可逆温度系数,工作温度可高达600 摄氏度以上。 材质特点:铸造工艺可以加工生产成不同的尺寸和形状,可加工性很 好。 七、钐钴磁铁 钐钴磁铁(SmCo)依据成份的不同分为SmCo5和Sm2Co17。(又 称钐钴磁钢、钐钴永磁体、钐钴永久磁铁、钐钴强磁铁、稀土钴永磁 等)由于钐钴材料价格
8、昂贵而使其发展受到限制。钐钴磁石(SmCo) 作为稀土永磁铁,不但有着较高的磁能积(14-28MGOe)、可靠的 矫顽力和良好的温度特性。与钕铁硼磁钢相比,钐钴磁铁更适合工作 在高温环境中。 特性:具有高磁能积、极低的温度系数,最高工作温度可达350, 负温不限,在工作温度180以上时,其最大磁能积及温度稳定性和 化学稳定性均超过钕铁硼永磁材料 材质特点:具有很强的抗腐蚀和抗氧化性 八、磁铁的储存注意事项 1、磁铁不要接近电子器材,接近的话会影响电子设备及控制回路而 影响使用。 2、磁铁不要存放在潮湿的环境中,以免其氧化,导致外观、物理特性 及磁性能发生变化。 3、对金属物体有敏感反应的人若接近磁体,会照成皮肤粗糙、泛红 。若出现上述反应,请不要接触磁铁。 4、不要将磁铁接近软盘、硬盘驱动器、信用卡、磁带、徣记卡、电 视显像管等。若将磁铁接近磁性记录器等器件,会影响甚至破坏记录 数据。