Come sono fatti i magneti Alnico

Alnico è una lega fatta principalmente da una combinazione di Alluminio, Nichel, Cobalto e Ferro più vari livelli di Rame, Titanio e Niobio.

L’esatta composizione chimica nel grado Alnico dipende dal grado di Alnico. Un esempio della composizione è dato qui sotto.

Composizione tipica della lega Alnico

Un esempio per Alnico 8 sinterizzato è – 31,5% Ferro, 36% Cobalto, 13,5% Nichel, 7,2% Alluminio, 3,5% Rame, 7,5% Titanio e 0,8% Niobio.

I magneti Alnico possono essere fatti sia per sinterizzazione o per i processi di fusione più comuni. La struttura dell’Alnico è quella di una microstruttura a bacchetta Fe-Co fortemente magnetica in una matrice Ni-Al debolmente magnetica – l’anisotropia della forma della bacchetta dà all’Alnico la sua coercitività.

CAST ALNICO

Ogni grado di Alnico ha la sua composizione di elementi in proporzioni variabili. Gli elementi per l’Alnico sono messi in un forno (un forno a induzione è comunemente usato) e sono fusi a 1750-1780 gradi C. Una quantità maggiore di alluminio (Al) di quella richiesta è aggiunta inizialmente perché un po’ di Al si perde nel tempo a causa della fusione a 680 gradi C. Di conseguenza, il tempo impiegato durante il processo di fusione è molto importante perché influenza il rapporto Ni:Al.

La lega di Alnico fusa è versata in stampi di sabbia. Gli stampi di sabbia che sono stati pre-preparati per la forma richiesta del magnete. Lo stampo di sabbia contiene volumi che sono le forme per il magnete che sono collegati da tubi orizzontali (corridori) e tubi verticali (risers). Quando la lega fusa del magnete viene versata nello stampo, può facilmente spostare tutta l’aria per riempire tutti gli spazi e i vuoti (il metodo per creare con successo stampi di sabbia è un processo tecnico). Siccome la colata usa dei canali e delle alzate, la resa non è del 100%. Lo stampo di sabbia e la colata sono raffreddati rapidamente per evitare la formazione della seconda fase gamma. A volte ci sono delle piastre speciali sul fondo degli stampi chiamate “chills” che aiutano il raffreddamento. E a volte la sabbia usata è una sabbia esotermica. La sabbia esotermica dà una diversa velocità di raffreddamento e la piastra “chill” fornisce i mezzi per una crescita cristallina colonnare o semi-colonnare per produrre gradi di Alnico con i più alti valori di Br. La velocità di raffreddamento e anche la finitura superficiale del magnete sono influenzate dalla quantità di sabbia usata nel getto, dalla granulometria della sabbia e dalle proprietà della sabbia.

Una volta che il magnete si è raffreddato, lo stampo di sabbia viene rotto e i magneti recuperati (la sabbia viene riciclata; i corridori e le alette vengono rimossi e riciclati). Un ciclo di trattamento termico in presenza di un campo magnetico rimuove qualsiasi seconda fase indesiderata e dà alcune delle proprietà magnetiche finali. Una fase finale di rinvenimento dà i coefficienti di temperatura e le proprietà magnetiche finali (migliorando la coercitività Hc e Hci del magnete). Le fasi di trattamento termico e di rinvenimento possono essere modificate per dare una riduzione della fragilità di questi magneti, ma questo è molto costoso.

Se necessario, i magneti sono macinati a misura finita. L’aspetto fuso di Alnico è un colore grigio scuro/nero con una struttura ruvida (la struttura è dovuta allo stampo di sabbia). La finitura lavorata è un colore metallico brillante e liscio. Non c’è alcun danno alle prestazioni del magnete se le facce non polari sono lasciate come fuse (questo è più economico) anche se alcuni clienti possono preferire che tutte le facce siano lavorate per ragioni estetiche. Se necessario, i magneti sono anche magnetizzati prima dell’imballaggio.

La fusione è l’unico metodo per produrre grandi magneti in Alnico. Magneti fino a 30 kg, forse anche più pesanti, possono essere prodotti per fusione. Ci possono essere piccolissime sacche d’aria all’interno dei magneti Alnico fusi – questo è perfettamente normale e non è dannoso per il magnete.

ALNICO SINTERATO

L’Alnico sinterizzato è fatto con un processo di polvere pressata. La miscela desiderata di polveri metalliche è pressata in uno stampo che è molto vicino alla forma finale desiderata. Il magnete “verde” risultante viene poi sinterizzato a circa 1260 gradi C in un’atmosfera di idrogeno per fondere la polvere insieme. I magneti sono in realtà strutturalmente più forti dell’Alnico fuso (si raccomanda comunque di evitare di mettere i magneti in applicazioni in cui sono portanti perché si romperanno). Anche se la sinterizzazione può causare un grado minore di variazione di forma dalla forma “verde”, tolleranze relativamente strette sono ancora raggiunte senza la necessità di ulteriore lavorazione/macinazione. Generalmente, i magneti in Alnico sinterizzati sono piccoli, in genere pesano meno di 30 grammi. Il processo di produzione dell’Alnico sinterizzato è adatto per la produzione in volume

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