Современные магнитные материалы и их свойства

         Ферриты (или керамика, керамические магниты, ceramic) – самые популярные постоянные м агниты, существующие в настоящее время. Они производятся из комбинации феррита бария или стронция и оксида железа и демонстрируют высокую коэрцитивную силу, что говорит о хорошей сопротивляемости к размагничиванию. Ферриты обладают наименьшей стоимостью, что обеспечивает им успех в тех магнитных приложениях, где не требуется выдающихся результатов по величине магнитного поля. Ферриты имеют очень хорошую коррозионную стойкость и устойчиво работают в диапазоне температур от -40 до +250 градусов Цельсия. Диапазон максимальной энергии – от 1,1 до 4,5 МГЭ.

         Альнико (Alnico, AlNiCo, алюминий-никель-кобальт) демонстрируют высокое значение остаточной магнитной индукции, отлично работают при повышенных температурах, имеют достаточно высокое значение максимальной энергии, однако основным их недостатком является низкое значение коэрцитивной силы, что означает, что их относительно легко размагнитить. Они производятся из сплавов алюминия, никеля и кобальта с добавлением различных химических элементов и могут быть как литые, так и спеченные. Литые магниты альнико могут быть сделаны столь замысловатых форм, которые не могут быть осуществлены с другими материалами. Спеченные магниты альнико обычно ограничены небольшими размерами. Магниты альнико самые термостабильные среди всех видов магнитов и могут быть использованы без значительной потери свойств до 500-600 градусов Цельсия. Диапазон максимальной энергии – от 1,4 до 7,5 МГЭ.

Самарий-кобальт (Samarium, SmCo) - - как представители второго поколения редкоземельных магнитов, эти магниты не только имеют достаточно высокое значение максимальной энергии и подходящую величину коэрцитивной силы, но также демонстрируют лучшие температурные характеристики в семействе редкоземельных магнитных материалов. Магниты самарий-кобальт могут работать при температуре до 350 градусов Цельсия, имеют лучшую температурную стабильность и лучшую коррозионную стойкость по сравнению с остальными редкоземельными материалами. Диапазон максимальной энергии – от 18 до 32 МГЭ.

Неодим-железо-бор (Neodymium, Nd-Fe-B, NdFeB, неодимовые магниты) - третье поколение редкоземельных магнитов, имеют наиболее высокие значения остаточной магнитной индукции, коэрцитивной силы, максимальной энергии и соотношения производительность/цена. Их легко производить различных форм и размеров, поэтому магниты неодим-железо-бор широко используются в авиации, электронике, метрологии, медицинских инструментах и т. п. Они особенно подходят для разработки высокопроизводительных, компактных и легких устройств. Диапазон максимальной энергии – от 1 до 48 МГЭ.

В заключение нужно отметить, что представленные диаграммы характеризуют наиболее распространенные характеристики семейств магнитных материалов. Для конкретных магнитов различных производителей конкретные характеристики могут отличаться от приведенных.

Магниты и современные защитные покрытия.

Для предотвращения коррозии и защиты от других неблагоприятных условий внешней среды магниты (а особенно магниты Nd-Fe-B), в случае необходимости, покрываются различными защитными материалами. Это покрытия никель-никель и никель-медь-никель (10-20 микрон), цинк (8-20 микрон), никель-медь-золото (10-20 микрон), дополненные, в ряде случаев, внешним слоем эпоксидной смолы, специального стойкого полимерного материала или обработанные фосфатами. Для особо агрессивного окружения рекомендуется использовать комбинацию различных видов защитных покрытий.

Способы намагничивания магнитов.

Эффект Холла.

 Явление, при котором измеряемое напряжение меняет знак на обратный при изменении направления магнитного поля на обратное, названо эффектом Холла (по имени физика Эдвина Герберта Холла, открывшего этот эффект в 1879 году в тонких пластинках золота).

Можно использовать датчики на основе эффекта Холла для измерения величины неизвестных магнитных полей.

Датчики Холла выпускаются многими компаниями в мире, например, компанией Honeywell.            В  России наиболее просто можно приобрести датчик ДХК-0.5А. Датчик Холла ДХК-0.5А предназначен для измерения величины магнитной индукции на основе преобразования магнитной индукции в выходное напряжение. Датчик выполнен на основе планарной топологической структуры, сформированной на поверхности кремниевого кристалла.

Если через полупроводник в одном направлении пропускать постоянный ток I плотностью j, а в другом направлении воздействовать магнитным полем B, то в третьем направлении можно измерить напряжение V, меняющееся пропорционально силе магнитного поля: V = R · B · b · j, где R – постоянная Холла, b – расстояние между гранями, на которых возникает измеряемое напряжение.