Magnet AlNiCo cilindru 13 x 18 mm

Magnet cilindru, AlNiCo, magnetizare anizotropă, forța 1,2 kg.

AlNiCo este un aliaj. După cum sugerează și numele, este compus în mare parte din aluminiu (Al), nichel (Ni) și cobalt (Co), însă poate conține și urme de cupru, fier și/sau titan. Aceste aliaje sunt feromagnetice, fiind utilizate pentru fabricarea magneților permanenți. Înaintea inventării magneților fabricați din pământuri rare, în anii 1970, magneții din AlNiCo erau cei mai puternici magneți permanenți.

Compoziția aliajelor AlNiCo este de obicei 8–12% Al, 15–26% Ni, 5–24% Co, până la 6% Cu, până la 1% Ti, iar restul este Fe. Dezvoltarea AlNiCo a început în 1931, când T. Mishima în Japonia a descoperit că un aliaj de fier, nichel și aluminiu avea o coercitivitate de 400 oersteds (32 kA/m), dublă față de cele mai bune oțeluri magnetice ale vremii.

Magneții AlNiCo sunt unul dintre primii așa-numiți magneți "nanocompozite", având microstructuri constând din particule feromagnetice de dimensiuni submicronice dispersate într-o matrice slab magnetică. Rezistența magnetică a aliajelor AlNiCo își are originea în urma unei separații a părților din aliajul turnat în puternic feromagnetice FeCo și slab magnetice NiAl precipitate din compoziția omogenă la temperaturi ridicate.

Proprietăți

Aliajele AlNiCo pot fi magnetizate pentru a produce câmpuri magnetice puternice și au o coercitivitate ridicată (rezistență la demagnetizare), făcând astfel magneți puternici permanenți. Dintre magneții disponibili, numai magneții de pământuri rare, cum ar fi neodimul și samari-cobaltul sunt mai puternici. Magneții AlNiCo produc o rezistență a câmpului magnetic la poli, la o valoare mai mare de 1500 gauss (0,15 tesla), sau de aproximativ 3000 de ori mai mare decât câmpul magnetic al Pământului. Unele tipuri de AlNiCo sunt izotrope și pot fi magnetizate eficient în orice direcție. Alte tipuri, sunt anizotrope, fiecare având o direcție preferată de magnetizare sau orientare. Aliajele anizotrope au, în general, o capacitate magnetică mai mare datorită orientării preferate a particulelor decât tipurile izotrope. Remanența lui AlNiCo (B_r) poate depăși 12.000 G (1,2 T), coercitivitatea sa (Hc) poate fi de până la 1000 oersteds (80 kA/m), produsul său energetic (BH)_max poate fi de până la 5,5 MG · Oe ( 44 T · A / m). Aceasta înseamnă că AlNiCo poate produce un flux magnetic puternic în circuitele magnetice închise, dar are o rezistență relativ mică la demagnetizare. Rezistența câmpului la poli ai oricărui magnet permanent depinde foarte mult de formă și de obicei este mult sub rezistența de remanență a materialului.

Aliajele AlNiCo au unele dintre cele mai ridicate temperaturi Curie ale oricărui material magnetic, în jur de 800 °C, deși temperatura maximă de lucru este în mod normal limitată la aproximativ 538 °C. Sunt singurii magneți care au un magnetism util chiar și atunci când sunt încălziți până la incandescență. Această proprietate, precum și fragilitatea și punctul de topire ridicat, este rezultatul puternicei tendințe de ordine datorită lipirii intermetalice între aluminiu și alți constituenți. De asemenea, sunt unul dintre cei mai stabili magneți dacă sunt manipulați corect. Magneții AlNiCo sunt conductori electric, spre deosebire de magneții ceramici.

Clasificare

Magneții AlNiCo sunt clasificați în mod tradițional folosind numere atribuite de Asociația Producătorilor de Materiale Magnetice (MMPA), de exemplu, AlNiCo 3 sau AlNiCo 5. Aceste clasificări indică compoziția chimică și proprietățile magnetice. (Numerele de clasificare în sine nu au nicio relație directă cu proprietățile magnetului; de exemplu, un număr mai mare nu indică neapărat un magnet mai puternic.)

Chiar dacă încă mai este utilizată, această clasificare a fost înlocuită de un nou sistem de către MMPA, care clasifică magneții AlNiCo pe baza produsului energetic maxim în megagauss-oersteds și forță de coerciție intrinsecă ca kilooersteds, precum și un sistem de clasificare IEC.

Procesul de fabricare

Aliajele AlNiCo sunt foarte dure și casante. Magneții AlNiCo sunt produși prin procese de turnare sau sinterizare. Magneții AlNiCo turnați sunt produși prin metode convenționale folosind matrițe de nisip lipite cu rășină. Forma finală a produselor se obține prin turnare, iar orificiile, găurile necesare se realizează cu ajutorul grăunțelor de nisip așezate în matrița de turnare. Dimensiunile exacte se obțin prin strunjire și rectificare.

Magneții AlNiCo sinterizați sunt formați folosind metode de fabricare a metalelor din pulberi. Magneți AlNiCo sintetizați sunt potriviți pentru geometrii complexe.

Cei mai mulți magneți AlNiCo produși sunt anisotropi, ceea ce înseamnă că direcția magnetică a particulelor din pulbere este orientată într-o direcție. Magneții AlNiCo anisotropi sunt orientați prin încălzire peste o temperatură critică și răcire în prezența unui câmp magnetic. Atât magneții izotropi, cât și cei anizotropi din AlNiCo necesită un tratament termic adecvat pentru a dezvolta proprietăți magnetice optime - fără el, coercitivitatea AlNiCo este de aproximativ 10 Oe, comparabilă cu fierul, care este și el un material magnetic. După tratamentul termic, AlNiCo devine un material compozit.

Utilizări

Magneții AlNiCo sunt utilizați pe scară largă în aplicațiile industriale și de consum, unde sunt necesari magneți permanenți puternici; exemple sunt motoare electrice, pickup-uri de chitară electrică, microfoane, senzori, difuzoare și tuburi magnetron. În multe aplicații, aceștia sunt înlocuiți de magneți de pământuri rare, ale căror câmpuri mai puternice (B_r) și produse energetice mai mari (B · H_max) permit utilizarea magneților de dimensiuni mai mici pentru o anumită aplicație. Stabilitatea excelentă a temperaturii AlNiCo îl face magnetul ales pentru contoare de watt · oră, ampermetre și voltmetre. În plus, magneții AlNiCo sunt frecvent folosiți în servomotoare mici în aeronave și hardware.

Avantaje:

• Avantajul pe care AlNiCo îl are în comparație cu alți magneți permanenți utilizați frecvent este stabilitatea excelentă la temperaturi înalte. Are un coeficient de temperatură reversibil de remanență de -0,01 pînă la -0,02%K^-1, comparativ cu -0,13%K^-1 pentru Nd₂Fe₁₄B (neodim).
• Inducție reziduală ridicată.
• Nu corodează.
• Magneții AlNiCo turnați pot fi produși în forme relativ complexe.

Dezavantaje:

• Dezavantajul major al AlNiCo este coercivitatea magnetică a sa scăzută, adică se demagnetizează ușor. Ceea ce creează probleme în manevrare și utilizarea sa în motoarele electrice. De exemplu, îndepărtarea magneților AlNiCo din circuitul magnetic dintr-un motor electric mic duce adesea la demagnetizarea lor parțială sau completă. O consecință a acestui fapt este că, de obicei, este necesară remagnetizarea acestora.
• Cost relativ mare, deoarece conțin atât nichel, cât și cobalt.
• Magneții AlNiCo turnați au adesea pori de turnare și goluri, ceea ce poate fi problematic pentru aspect și fluxul magnetic.