Miten Alnico-magneetit valmistetaan

Alnico on seos, joka on valmistettu pääasiassa alumiinin, nikkelin, koboltin ja raudan yhdistelmästä sekä vaihtelevista määristä kuparia, titaania ja niobiumia.

Tarkka kemiallinen koostumus Alnico-laadun sisällä riippuu Alnico-laadusta. Alla on esimerkki koostumuksesta.

Tyypillinen Alnico metalliseoksen koostumus

Esimerkki sintratusta Alnico 8:sta on – 31,5 % rautaa, 36 % kobolttia, 13,5 % nikkeliä, 7,2 % alumiinia, 3,5 % kuparia, 7,5 % titaania ja 0,8 % niobiumia.

Alnico magneetteja voidaan valmistaa joko sintrattaessa tai tavallisemmilla valuprosesseilla. Alnico rakenne on vahvasti magneettinen Fe-Co sauvan mikrorakenne heikosti magneettisessa Ni-Al matriisissa – sauvan muodon anisotrooppisuus antaa Alnikolle sen koersiivisuuden.

VALMISTETTU ALNICO

Kullakin Alnico laadulla on oma koostumuksensa alkuaineista vaihtelevissa suhteissa. Alnikon alkuaineet laitetaan uuniin (yleisesti käytetään induktiouunia) ja sulatetaan 1750-1780 asteessa C. Aluksi alumiinia (Al) lisätään tarvittavaa suurempi määrä, koska jonkin verran Alia häviää ajan mittaan, koska se sulaa 680 asteen C:ssa. Näin ollen valuprosessin aikana kuluva aika on hyvin tärkeä, koska se vaikuttaa Ni:Al-suhteeseen.

Sulanut Alnico-seos kaadetaan hiekkamuottiin. Hiekkamuotit, jotka on esivalmisteltu magneetin haluttua muotoa varten. Hiekkamuotissa on magneetin muotoja vastaavat tilavuudet, joita yhdistävät vaakasuorat putket (runners) ja pystysuorat putket (risers). Kun sula magneettiseos kaadetaan muottiin, se voi helposti syrjäyttää kaiken ilman täyttääkseen kaikki tilat ja tyhjät tilat (menetelmä hiekkamuottien menestyksekkääseen luomiseen on tekninen prosessi). Koska valussa käytetään juoksuputkia ja nousuputkia, saanto ei ole 100 %. Hiekkamuotti ja valu jäähdytetään nopeasti, jotta vältetään gammakakkosfaasin muodostuminen. Joskus muottien pohjassa on erityisiä levyjä, joita kutsutaan ”jäähdytyslevyiksi” ja jotka auttavat jäähdytyksessä. Joskus käytetään eksotermistä hiekkaa. Eksotermisen hiekan jäähdytysnopeus on erilainen, ja jäähdytyslevy mahdollistaa pylväsmäisen tai puolisylväsmäisen kiteenkasvun, jonka avulla voidaan valmistaa korkeimmat Br-arvot omaavia Alnico-laatuja. Jäähtymisnopeuteen ja myös magneetin pintakäsittelyyn vaikuttavat valussa käytetyn hiekan määrä, hiekan raekoko ja hiekan ominaisuudet.

Kun magneetti on jäähtynyt, hiekkamuotti puretaan ja magneetit otetaan talteen (hiekka kierrätetään; juoksuputket ja nousuputket poistetaan ja kierrätetään). Lämpökäsittelyjakso magneettikentän läsnä ollessa poistaa mahdollisen ei-toivotun toisen vaiheen ja antaa osan lopullisista magneettisista ominaisuuksista. Viimeinen karkaisuvaihe antaa lämpötilakertoimet ja lopulliset magneettiset ominaisuudet (parantamalla magneetin koersiivisuutta Hc ja Hci). Lämpökäsittely- ja karkaisuvaiheita voidaan muuttaa näiden magneettien haurastumisen vähentämiseksi, mutta tämä on hyvin kallista.

Tarvittaessa magneetit hiotaan valmiiseen kokoon. Alnico-magneetti näyttää valettuna tummanharmaalta/mustalta ja siinä on karhea rakenne (rakenne on peräisin hiekkamuotista). Työstetty pinta on sileä, kirkas metalliväri. Magneetin suorituskyvylle ei ole haittaa, jos ei-napaiset pinnat jätetään valettuina (tämä on halvempaa), vaikka jotkut asiakkaat saattavat haluta, että kaikki pinnat koneistetaan esteettisistä syistä. Tarvittaessa magneetit myös magnetoidaan ennen pakkaamista.

Valaminen on ainoa tapa valmistaa suuria Alnico-magneetteja. Valamalla voidaan valmistaa jopa 30 kg:n painoisia, ehkä jopa painavampia magneetteja. Valettujen Alnico-magneettien sisällä voi olla hyvin pieniä ilmataskuja – tämä on täysin normaalia eikä haittaa magneettia.

SINTEROITU ALNICO

Sintteroitu Alnico valmistetaan puristetun jauheen menetelmällä. Haluttu metallijauheiden seos puristetaan muottiin, joka on hyvin lähellä haluttua lopullista muotoa. Tuloksena syntyvä ”vihreä” magneetti sintrataan sitten noin 1260 asteen lämpötilassa vetyilmakehässä jauheen sulattamiseksi yhteen. Magneetit ovat itse asiassa rakenteellisesti vahvempia kuin valetut Alnico-magneetit (silti on suositeltavaa välttää magneettien käyttämistä sovelluksissa, joissa ne kantavat kuormaa, koska ne rikkoutuvat). Vaikka sintraus saattaa aiheuttaa vähäistä muodon vaihtelua ”vihreästä” muodosta, suhteellisen tarkat toleranssit saavutetaan kuitenkin ilman lisätyöstöä/hiontaa. Yleensä sintratut Alnico-magneetit ovat pieniä ja painavat yleensä alle 30 grammaa. Sintrattujen Alnico-magneettien valmistusprosessi soveltuu sarjatuotantoon

.