2024年6月2日发(作者:廖迎)
钐钴与铝镍钴性能比较
项
种
类
目
密度D
(g/cm)
7.0~7.3
8.1~8.3
8.3~8.5
3
剩磁Br
(T)
0.8~1.4
0.85~1.05
1~1.14
可逆磁导
率μ
r
1.3~5.2
1.02~1.1
1.05~1.1
居里温
度Tc
(℃)
最高工
作温度
(℃)
剩磁温度矫顽力Hcb
系数α(kA/m或
-1
(%*℃)
Oe)
38~155
637~796
717~844
内禀矫顽力
Hci
(kA/m或
Oe)
40~159
1194~2388
1194~2388
最大磁能
积(BH)
max
(kJ/m³)
8~88
127~207
175~255
铝镍钴
钐钴1:5型
钐钴2:17
型
800~860 450~650 -0.02~-0.03
750
800~850
250
350
-0.04~-0.05
-0.03
备注:
可逆磁导率即在动态电磁回路中B-H退磁曲线的斜率;
1T=1Wb/㎡=10000G
1Oe=10³/4πA/m≈80A/m,
1MGOe=(100/4π)kJ/m³≈7.96kJ/m³
共同点:
二者都属于耐高温永久磁铁,其中铝镍钴磁铁工作温度最高可达550℃,钐钴1:5型最高工
作温度在250℃,钐钴2:17最高工作温度为350℃;
二者均不需进行表面处理(特殊环境下使用除外);
优缺点:
(1)铝镍钴磁铁价格较便宜,化学稳定性和温度稳定性最好,但其磁性较弱,矫顽力较低,
不耐振动和冲击(振动和冲击会使其磁通量降低2%左右),在强磁场下容易退磁,故很多
人建议先装配后充磁;
而钐钴因为含有较多的稀土元素,估计价格相对昂贵,一般为同规格铝镍钴的4~5倍(也有
人说可达10倍),但其磁性较强,仅次于钕铁硼,有较高的矫顽力,也不易退磁;
钐钴能承受10g的振动和100g的冲击而不退磁,与铁器接触或摩擦不会使其退磁,但不能
承受酸碱和盐雾的腐蚀;而铝镍钴与铁器接触和摩擦则会使其退磁;
(2)铝镍钴为立方晶体,三个立方轴均为易磁化方向,故其磁极较多;
而钐钴无论是1:5型(六角晶体)还是2:17型(菱角晶体),均只有一个易磁化方向,单一
磁极;
在易磁化方向磁化到饱和所需能量小,而在难磁化方向磁化到饱和所需能量大,这两个能量
之差称之为磁晶各向异性能,单位体积的磁晶各向异性能称为磁晶各向异常数,以字母K
表示。单一磁极的K值都很大,而K值大的永磁材料,其内禀矫顽力主要由磁晶各向异性
决定;
除了磁晶各向异性之外,还有形状各向异性,铝镍钴的K值较小,故需要靠形状各向异性
来提高其内禀矫顽力。一般而言,长轴方向磁化较容易,短轴方向较难,因而增加铝镍钴磁
铁的长径比,有助于提高其内禀矫顽力。
(3)另外,相对而言,钐钴材料易碎,冲击随不能使其退磁,但能使其破碎,故使用过程
中需要特别注意;而铝镍钴磁铁这方面的性能则相对较好。
需要注意的是,虽然振动冲击不能使钐钴磁铁退磁,但因此而产生的内部微裂纹则可能引起
其磁性减弱;
至于其他的优缺点,还有待进一步探究。
昨天做了铝镍钴高温退磁的一个试验,过程如下:
事先准备好一块磁铁,对其用强磁体进行消磁充磁后,待其稳定后测量其磁通量为
11.20mWb,然后将其置于煤气灶的火焰中燃烧,并采用红外测温仪实施温度控制,到500℃
左右时就拿开,稍后冷却一点后再放入火焰中加热至500℃,如此反复3~4次,然后冷却至
常温,测其磁通量为3.96mWb,然后采用强磁体充磁后测其磁通量为5.59mWb,多次反复
后依然充磁只能到这个水平,远远偏离最初(未进行高温消磁前)能达到的磁通。
为此,我上网查阅了一些专业资料,了解了一些网友的看法,并询问了一些生产厂家。
得到的信息如下:
(1)网友看法:一是高温退磁但未超过居里温度时,是可以充上磁的;不过一旦超过居里
温度,磁铁内部的晶体结构就会发生破坏,也就充不上磁了;
(2)厂家一:
强磁体可以给铝镍钴磁铁消磁但不能充磁,所谓的“充磁”不过是强磁体过渡了一部分磁性
给已经消磁的磁铁;
无论在什么样的高温下消磁,用充磁机都可以使其重新充磁,不受居里温度的限制,而且给
强磁体充磁的充磁机与给铝镍钴充磁的充磁机也不是通用的;
充磁机主要是用电充(这个没太明白,应该是指的靠电流来改变磁铁内部的晶体结构);
(3)厂家二:
试验中磁铁不能再用强磁体充磁的原因在于其内部的结构发生改变,主要是由于高温下的空
气中磁铁表面被氧化,并且氧化是由表及里的(
因为氧化后的磁钢表面有肉眼看不到的细孔,氧气
由细孔慢慢渗入氧化,也可能通过各晶粒之间的晶界渗入
),从而使其内部的晶体构造发生了根本改
变,能充磁量的多少取决于磁钢被氧化的程度,这些被氧化的磁钢,即便用充磁机,一样不
能使其恢复磁性;充磁机的作用仅在于能使得磁铁进行饱和充磁,而充磁量的多少则取决于
磁体本身能够容纳的磁性多少;
而他们高温退磁实际上是在真空中或在有氮气保护的环境下进行的,从而保证磁体本身不被
氧化,故而能够充满磁性;
综上及其他信息,基本可以判定,在空气中高温退磁后我们之所以不能再用强磁体充磁至原
样,主要原因应该在于在高温下的空气中部分磁体材料本身被氧化,从而失去了被磁化的能
力。
另外,减小磁体老化(磁性损失)的措施:
一是在磁体制造过程中加入一些添加剂。比方说在钡锶铁氧体体中添加高岭土,在1:5型钐
钴中添加铁锡合金,在2:17型钐钴中添加铜,在钕铁硼中添加铌镓等,这样在烧结时既促
进收缩,使密度提高,又在晶界上抑制晶粒长大,使H
k
保持高温不降;
二是对永磁体进行温度预处理。比方说,在永磁体经充磁后,单件吸在铁盘上,烘箱中保温
2~4h,该温度=使用温度+10~20℃,这样它的表磁与磁通量就会比较稳定一些。
三是保证磁体内部的均匀一致性,包括成分,晶粒大小以及晶粒表面的缺陷;
在表面涂层保护方面,有厂家提到的电镀环氧,其实就是电泳一层环氧树脂,是一种上等涂
层,比电镀镍铬等更好一些,对于高温下的钐钴,有人说可以用陶瓷涂层,具体价格不详。
2024年6月2日发(作者:廖迎)
钐钴与铝镍钴性能比较
项
种
类
目
密度D
(g/cm)
7.0~7.3
8.1~8.3
8.3~8.5
3
剩磁Br
(T)
0.8~1.4
0.85~1.05
1~1.14
可逆磁导
率μ
r
1.3~5.2
1.02~1.1
1.05~1.1
居里温
度Tc
(℃)
最高工
作温度
(℃)
剩磁温度矫顽力Hcb
系数α(kA/m或
-1
(%*℃)
Oe)
38~155
637~796
717~844
内禀矫顽力
Hci
(kA/m或
Oe)
40~159
1194~2388
1194~2388
最大磁能
积(BH)
max
(kJ/m³)
8~88
127~207
175~255
铝镍钴
钐钴1:5型
钐钴2:17
型
800~860 450~650 -0.02~-0.03
750
800~850
250
350
-0.04~-0.05
-0.03
备注:
可逆磁导率即在动态电磁回路中B-H退磁曲线的斜率;
1T=1Wb/㎡=10000G
1Oe=10³/4πA/m≈80A/m,
1MGOe=(100/4π)kJ/m³≈7.96kJ/m³
共同点:
二者都属于耐高温永久磁铁,其中铝镍钴磁铁工作温度最高可达550℃,钐钴1:5型最高工
作温度在250℃,钐钴2:17最高工作温度为350℃;
二者均不需进行表面处理(特殊环境下使用除外);
优缺点:
(1)铝镍钴磁铁价格较便宜,化学稳定性和温度稳定性最好,但其磁性较弱,矫顽力较低,
不耐振动和冲击(振动和冲击会使其磁通量降低2%左右),在强磁场下容易退磁,故很多
人建议先装配后充磁;
而钐钴因为含有较多的稀土元素,估计价格相对昂贵,一般为同规格铝镍钴的4~5倍(也有
人说可达10倍),但其磁性较强,仅次于钕铁硼,有较高的矫顽力,也不易退磁;
钐钴能承受10g的振动和100g的冲击而不退磁,与铁器接触或摩擦不会使其退磁,但不能
承受酸碱和盐雾的腐蚀;而铝镍钴与铁器接触和摩擦则会使其退磁;
(2)铝镍钴为立方晶体,三个立方轴均为易磁化方向,故其磁极较多;
而钐钴无论是1:5型(六角晶体)还是2:17型(菱角晶体),均只有一个易磁化方向,单一
磁极;
在易磁化方向磁化到饱和所需能量小,而在难磁化方向磁化到饱和所需能量大,这两个能量
之差称之为磁晶各向异性能,单位体积的磁晶各向异性能称为磁晶各向异常数,以字母K
表示。单一磁极的K值都很大,而K值大的永磁材料,其内禀矫顽力主要由磁晶各向异性
决定;
除了磁晶各向异性之外,还有形状各向异性,铝镍钴的K值较小,故需要靠形状各向异性
来提高其内禀矫顽力。一般而言,长轴方向磁化较容易,短轴方向较难,因而增加铝镍钴磁
铁的长径比,有助于提高其内禀矫顽力。
(3)另外,相对而言,钐钴材料易碎,冲击随不能使其退磁,但能使其破碎,故使用过程
中需要特别注意;而铝镍钴磁铁这方面的性能则相对较好。
需要注意的是,虽然振动冲击不能使钐钴磁铁退磁,但因此而产生的内部微裂纹则可能引起
其磁性减弱;
至于其他的优缺点,还有待进一步探究。
昨天做了铝镍钴高温退磁的一个试验,过程如下:
事先准备好一块磁铁,对其用强磁体进行消磁充磁后,待其稳定后测量其磁通量为
11.20mWb,然后将其置于煤气灶的火焰中燃烧,并采用红外测温仪实施温度控制,到500℃
左右时就拿开,稍后冷却一点后再放入火焰中加热至500℃,如此反复3~4次,然后冷却至
常温,测其磁通量为3.96mWb,然后采用强磁体充磁后测其磁通量为5.59mWb,多次反复
后依然充磁只能到这个水平,远远偏离最初(未进行高温消磁前)能达到的磁通。
为此,我上网查阅了一些专业资料,了解了一些网友的看法,并询问了一些生产厂家。
得到的信息如下:
(1)网友看法:一是高温退磁但未超过居里温度时,是可以充上磁的;不过一旦超过居里
温度,磁铁内部的晶体结构就会发生破坏,也就充不上磁了;
(2)厂家一:
强磁体可以给铝镍钴磁铁消磁但不能充磁,所谓的“充磁”不过是强磁体过渡了一部分磁性
给已经消磁的磁铁;
无论在什么样的高温下消磁,用充磁机都可以使其重新充磁,不受居里温度的限制,而且给
强磁体充磁的充磁机与给铝镍钴充磁的充磁机也不是通用的;
充磁机主要是用电充(这个没太明白,应该是指的靠电流来改变磁铁内部的晶体结构);
(3)厂家二:
试验中磁铁不能再用强磁体充磁的原因在于其内部的结构发生改变,主要是由于高温下的空
气中磁铁表面被氧化,并且氧化是由表及里的(
因为氧化后的磁钢表面有肉眼看不到的细孔,氧气
由细孔慢慢渗入氧化,也可能通过各晶粒之间的晶界渗入
),从而使其内部的晶体构造发生了根本改
变,能充磁量的多少取决于磁钢被氧化的程度,这些被氧化的磁钢,即便用充磁机,一样不
能使其恢复磁性;充磁机的作用仅在于能使得磁铁进行饱和充磁,而充磁量的多少则取决于
磁体本身能够容纳的磁性多少;
而他们高温退磁实际上是在真空中或在有氮气保护的环境下进行的,从而保证磁体本身不被
氧化,故而能够充满磁性;
综上及其他信息,基本可以判定,在空气中高温退磁后我们之所以不能再用强磁体充磁至原
样,主要原因应该在于在高温下的空气中部分磁体材料本身被氧化,从而失去了被磁化的能
力。
另外,减小磁体老化(磁性损失)的措施:
一是在磁体制造过程中加入一些添加剂。比方说在钡锶铁氧体体中添加高岭土,在1:5型钐
钴中添加铁锡合金,在2:17型钐钴中添加铜,在钕铁硼中添加铌镓等,这样在烧结时既促
进收缩,使密度提高,又在晶界上抑制晶粒长大,使H
k
保持高温不降;
二是对永磁体进行温度预处理。比方说,在永磁体经充磁后,单件吸在铁盘上,烘箱中保温
2~4h,该温度=使用温度+10~20℃,这样它的表磁与磁通量就会比较稳定一些。
三是保证磁体内部的均匀一致性,包括成分,晶粒大小以及晶粒表面的缺陷;
在表面涂层保护方面,有厂家提到的电镀环氧,其实就是电泳一层环氧树脂,是一种上等涂
层,比电镀镍铬等更好一些,对于高温下的钐钴,有人说可以用陶瓷涂层,具体价格不详。