Ферритовые магниты

Обычно ферритовые магниты можно разделить на три типа: постоянные ферритовые магниты, мягкие ферритовые магниты и микроволновые ферритовые магниты.

Постоянный ферритовый магнит
Маленький черный магнит, который мы обычно видим, обычно изготавливается из постоянного ферритового магнита. Его составляющее сырье в основном оксид железа, карбонат бария или карбонат стронция. После намагничивания сила его остаточного магнитного поля высока, и он может поддерживать остаточное магнитное поле в течение длительного времени. Постоянные ферритовые магниты имеют широкое применение в нашей повседневной жизни.

Мягкий ферритовый магнит
Мягкий ферритовый магнит изготавливается путем спекания оксида железа и одного или нескольких других оксидов металлов (например, оксида никеля, оксида цинка, оксида марганца, оксида магния, оксида бария, оксида стронция и т. д.). Причина, по которой он называется мягким ферритовым магнитом, заключается в том, что при исчезновении намагничивающего магнитного поля остаточное магнитное поле мало или почти отсутствует. Мягкий ферритовый магнит обычно используется в качестве дроссельной катушки или сердечника трансформатора промежуточной частоты. Это полностью отличается от постоянного ферритового магнита.

Микроволновый ферритовый магнит
Микроволновый ферритовый магнит относится к ферритовым магнитным материалам с гиромагнитными свойствами. Гиромагнитность магнитных материалов означает, что под действием двух взаимно перпендикулярных постоянных магнитных полей и электромагнитных волновых магнитных полей при распространении плоскополяризованных электромагнитных волн в материале в определенном направлении плоскость поляризации будет непрерывно вращаться вокруг направления распространения. Микроволновый ферритовый магнит нашел широкое применение в области микроволновой связи.

Сила
Благодаря своей большей прочности и меньшему размеру неодимовые дисковые магниты используются во многих современных электронных устройствах, включая наушники, динамики и жесткие диски. Они в 2-7 раз сильнее ферритовых магнитов, что позволяет им поднимать больше, чем любой другой тип магнита аналогичного размера.
С другой стороны, ферритовые магниты используются во многих более традиционных приложениях, таких как магниты для холодильников, магниты для двигателей и удерживающие магниты для дверей и шкафов. Однако выбор магнита зависит от конкретных требований приложения.

Температурная стойкость
Ферритовые магниты имеют преимущества перед неодимовыми магнитами в сохранении намагниченности при более высоких температурах благодаря более высокой температуре Кюри.
Хотя некоторые неодимовые магниты можно обрабатывать при температурах выше 200 градусов, они, как правило, дороже, чем магниты, рассчитанные на более низкие температуры.
С другой стороны, ферритовые магниты выдерживают температуру до 300 градусов по Цельсию, и их коэрцитивная сила увеличивается с ростом температуры. Это означает, что с ростом температуры ферритовые магниты проявляют большую устойчивость к размагничиванию.
Стоит отметить, что ферритовые магниты могут иметь потери магнитного поля при более высоких температурах, уменьшаясь примерно на 0.20% на каждый градус Цельсия.

Обработка
Неодимовые магниты легче поддаются обработке (шлифовке, резке, электроэрозионной обработке или абразивной гидроабразивной обработке) по сравнению с ферритовыми магнитами, особенно когда речь идет о мелких, прецизионных деталях. При изготовлении мелких деталей стоимость в первую очередь определяется процессом обработки, а не самим материалом.
В то время как NdFeB (неодим-железо-бор) относительно хрупкий по сравнению с другими металлами, ферритовые магниты еще более хрупкие и представляют собой более сложные задачи для обработки. Поэтому существует определенный порог размера или сложности, при котором становится дороже производить ферритовую деталь по сравнению с эквивалентной неодимовой деталью из-за трудностей механической обработки.
Стоит отметить, что по мере уменьшения размера деталей стоимость за килограмм может увеличиться, но себестоимость единицы продукции обычно уменьшается. Это происходит потому, что по мере уменьшения деталей общая стоимость все больше зависит от площади поверхности. По мере уменьшения деталей отношение площади поверхности к объему единицы продукции увеличивается.

Универсальность
Конечно, неодимовые магниты, как правило, стоят дороже ферритовых.
Их исключительная прочность и долговечность означают, что для большинства применений требуется меньше неодимовых магнитов.
Независимо от того, выберете ли вы неодисковый магнит или неоцилиндрический магнит, эти магниты используются в большинстве промышленных, коммерческих и технологических приложений, где требуются высокие магнитные силы, а неодим является наилучшим выбором.

Устойчивость к коррозии
Неодимовые магниты часто критикуют за их низкую коррозионную стойкость, но обычно они поставляются с антикоррозионным покрытием, если только специально не указано иное.
Покрытие по умолчанию — никель-медь-никелевое (NiCuNi), которое обеспечивает отличную коррозионную стойкость и чистый внешний вид для большинства применений без необходимости нанесения дополнительных покрытий.
Это стандартное покрытие является экономически эффективным и добавляет лишь минимальные расходы. Однако для приложений, требующих более высокой коррозионной стойкости, доступны другие покрытия по немного более высокой цене. Это означает, что магниты NdFeB можно использовать в различных коррозионных средах без проблем.
Напротив, ферритовые магниты, как правило, вообще не требуют никаких покрытий. Это различие влияет на несколько конструктивных решений в пользу ферритовых магнитов.

Существует две химические разновидности ферритового магнита. Феррит стронция известен двумя химическими символами: SrFe12O19 или SrO.6Fe2O3. Феррит бария также известен двумя химическими символами BaFe12O19 или BaO.6Fe2O3.
Ферритовые магниты (керамические магниты) производятся путем прокаливания (при температуре от 1000 до 1350 градусов по Цельсию) смеси оксида железа (Fe2O3) и карбоната стронция (SrCO3) или карбоната бария (BaCO3) для образования металлического оксида. В некоторых марках для улучшения магнитных характеристик добавляются другие химикаты, такие как кобальт (Co) и лантан (La). Затем этот металлический оксид измельчается до частиц небольшого размера (размером менее миллиметра; обычно несколько микрон). Затем процесс имеет два основных варианта производства в зависимости от типа требуемого магнита.
Упрощенный процесс:
SrCO3 + Fe2O3 > SrOFe2O3 + CO2
SrOFe2O3 + 5Fe2O3 > SrO.6(Fe2O3)
BaCO3 + Fe2O3 > BaOFe2O3 + CO2
BaOFe2O3 + 5Fe2O3 > BaO.6(Fe2O3)
Первый способ заключается в прессовании сухого тонкого порошка в пресс-форме, что приводит к получению изотропного магнита (например, феррита марки C1), имеющего лучшие допуски размеров (зачастую не требующего дальнейшей обработки для получения конечного размера). Гексагональная кристаллическая структура является случайной, что позволяет впоследствии намагничивать магнит в любом направлении.
Второй метод заключается в смешивании тонкого порошка с водой для получения суспензии, которая затем прессуется в пресс-форме в присутствии внешнего магнитного поля. Внешнее магнитное поле помогает гексагональной кристаллической структуре лучше совпадать с магнитным полем, улучшая магнитные характеристики (например, феррит C8) — вода в суспензии действует как смазка. Это приводит к получению анизотропного ферритового магнита с более сильными магнитными свойствами, но, возможно, потребуются дополнительные этапы обработки для придания окончательных размеров. Иногда вместо мокрого прессования в пресс-форме выполняется мокрая экструзия (например, для изготовления дуг) — затем магнит разрезается до требуемых размеров после спекания (спекание является следующим этапом).
Первый метод может также предполагать применение внешнего магнитного поля для получения анизотропных магнитов (например, феррита С5).
Затем спрессованные магниты («зеленые» магниты) спекаются (при температуре между 1100-1300 градусами по Цельсию) для сплавления частиц вместе. Если выполняется какая-либо окончательная обработка, она выполняется с помощью алмазных режущих инструментов (электроэрозионная обработка проволочной дугой не подойдет, поскольку феррит является электроизолирующим материалом). Довольно часто поверхности магнитных полюсов обрабатываются/шлифуются до необходимой отделки, а другие поверхности остаются в состоянии после спекания. Затем магнит промывается и высушивается перед намагничиванием до насыщения, проверяется и упаковывается для отправки заказчику.
Ферритовые магниты, изготовленные методом мокрого прессования, обладают лучшими магнитными свойствами, но, скорее всего, будут иметь большие допуски размеров. Сухой анизотропный твердый ферритовый магнит имеет более низкие магнитные свойства, чем мокрый анизотропный твердый феррит.

Экономическая эффективность:Ферритовые магниты являются наиболее доступными из всех типов постоянных магнитов с учетом доступности сырья. Они также используют относительно простой процесс производства.

Простота изготовления:Процесс изготовления ферритовых магнитов относительно прост и эффективен и не требует никаких сложностей.

Электрическая изоляция:Изоляционные свойства ферритовых магнитов означают, что они не создают помех при использовании в электрических цепях.

Хорошая коррозионная стойкость:Ферритовые магниты демонстрируют достойную устойчивость к коррозии по сравнению с другими магнитными материалами с содержанием железа. Таким образом, их можно использовать там, где влажность и едкие химикаты являются проблемой.

Высокая коэрцитивность:Коэрцитивная сила ферритовых магнитов такова, что их нелегко размагнитить. Это особенно полезно там, где желательны стабильность и долговечность.

Неопасно:В состав ферритовых магнитов не входят опасные материалы, что делает их экологически безопасными с точки зрения обращения и утилизации.

Температурная стабильность:Эти магниты, как было установлено, хорошо работают в широком диапазоне температур без потери магнитной силы. Поэтому их можно использовать в высокотемпературных приложениях.

Широкий спектр применения:Учитывая доступность и низкую стоимость ферритовых магнитов, они являются предпочтительными для широкого спектра применений.