Jak se vyrábí magnety Alnico

Alnico je slitina vyrobená převážně z kombinace hliníku, niklu, kobaltu a železa a různého množství mědi, titanu a niobu.

Přesné chemické složení v rámci třídy Alnico závisí na třídě Alnico. Příklad složení je uveden níže.

Typické složení slitiny Alnico

Příklad pro spékané Alnico 8 je – 31,5 % železa, 36 % kobaltu, 13,5 % niklu, 7,2 % hliníku, 3,5 % mědi, 7,5 % titanu a 0,8 % niobu.

Magnety Alnico lze vyrobit buď spékáním, nebo běžnějším procesem lití. Struktura Alnico je tvořena silně magnetickou tyčovou mikrostrukturou Fe-Co ve slabě magnetické matrici Ni-Al – tvarová anizotropie tvaru tyče dává Alnico koercitivitu.

CAST ALNICO

Každá třída Alnico má své vlastní složení prvků v různém poměru. Prvky pro Alnico se vkládají do pece (běžně se používá indukční pec) a taví se při teplotě 1750-1780 stupňů C. Zpočátku se přidává větší množství hliníku (Al), než je nutné, protože část Al se časem ztrácí v důsledku jeho tavení při teplotě 680 stupňů C. V důsledku toho je velmi důležitý čas potřebný během procesu lití, protože ovlivňuje poměr Ni:Al.

Tavená slitina Alnico se nalévá do pískových forem. Pískové formy, které byly předem připraveny pro požadovaný tvar magnetu. Písková forma obsahuje objemy, které jsou tvarem pro magnet, které jsou spojeny vodorovnými trubkami (běžci) a svislými trubkami (stoupačkami). Když se roztavená slitina magnetu nalije do formy, může snadno vytlačit veškerý vzduch a vyplnit tak všechny prostory a dutiny (metoda úspěšného vytvoření pískových forem je technický proces). Protože se při odlévání používají vtoky a stoupačky, výtěžnost není stoprocentní. Písková forma a odlitek se rychle ochladí, aby se zabránilo vzniku druhé fáze gama. Někdy jsou na dně forem speciální desky zvané „chladiče“, které napomáhají chlazení. A někdy se používá exotermický písek. Exotermický písek poskytuje jinou rychlost chlazení a „chladicí“ deska poskytuje prostředky pro sloupcovitý nebo polosloupcovitý růst krystalů, aby se získaly třídy Alnico s nejvyššími hodnotami Br. Rychlost ochlazování a také povrchová úprava magnetu jsou ovlivněny množstvím písku použitého v odlitku, velikostí zrn písku a jeho vlastnostmi.

Po ochlazení magnetu se písková forma rozbije a magnety se vyzvednou (písek se recykluje; běžce a stoupačky se odstraní a recyklují). Cyklus tepelného zpracování v přítomnosti magnetického pole odstraní případnou nežádoucí druhou fázi a získá některé konečné magnetické vlastnosti. Závěrečná fáze temperace poskytuje teplotní koeficienty a konečné magnetické vlastnosti (zlepšení koercivity magnetu Hc a Hci). Tepelné zpracování a popouštění lze upravit tak, aby se snížila křehkost těchto magnetů, ale je to velmi nákladné.

Pokud je to nutné, magnety se brousí na konečnou velikost. Alnico jako odlitek má tmavě šedou/černou barvu se zdrsněnou strukturou (struktura pochází z pískové formy). Obráběný povrch má hladkou světlou kovovou barvu. Není na úkor výkonu magnetu, pokud jsou plochy bez pólů ponechány jako odlitek (je to levnější), ačkoli někteří zákazníci mohou z estetických důvodů upřednostňovat opracování všech ploch. V případě potřeby jsou magnety před zabalením také zmagnetizovány.

Lití je jedinou metodou výroby velkých magnetů Alnico. Odléváním lze vyrábět magnety o hmotnosti až 30 kg, případně i těžší. Uvnitř litých magnetů Alnico se mohou vyskytovat velmi malé vzduchové kapsy – to je zcela normální a magnetu to nijak neškodí.

SINTEROVANÉ ALNICO

Sinterované Alnico se vyrábí procesem lisování prášku. Požadovaná směs kovových prášků se lisuje v matrici, která se velmi blíží požadovanému konečnému tvaru. Výsledný „zelený“ magnet se poté slinuje při teplotě přibližně 1260 °C ve vodíkové atmosféře, aby se prášek spojil dohromady. Magnety jsou ve skutečnosti strukturálně pevnější než lité Alnico (přesto se doporučuje vyvarovat se použití magnetů v aplikacích, kde jsou zatěžovány, protože by se zlomily). Ačkoli spékání může způsobit menší odchylku tvaru od „zeleného“ tvaru, stále se dosahuje relativně malých tolerancí bez nutnosti dalšího obrábění/broušení. Obecně jsou spékané magnety Alnico malé, obvykle váží méně než 30 gramů. Proces výroby slinutého Alnico je vhodný pro sériovou výrobu

.