How Alnico Magnets are made

Alnico is een legering die hoofdzakelijk wordt gemaakt van een combinatie van Aluminium, Nikkel, Kobalt en IJzer plus variërende niveaus van Koper, Titanium en Niobium.

De exacte chemische samenstelling binnen Alnico hangt af van de rang van Alnico. Een voorbeeld van de samenstelling wordt hieronder gegeven.

Typische samenstelling van Alnico-legering

Een voorbeeld voor gesinterde Alnico 8 is – 31,5% ijzer, 36% kobalt, 13,5% nikkel, 7,2% aluminium, 3,5% koper, 7,5% titanium en 0,8% niobium.

Alnico magneten kunnen worden gemaakt door sinteren of door de meer gebruikelijke gietprocessen. De Alnico structuur is er een van een sterk magnetische Fe-Co staaf microstructuur in een zwak magnetische Ni-Al matrix – de vorm anisotropie van de staaf vorm geeft de Alnico zijn coërciviteit.

GIET ALNICO

Elke Alnico kwaliteit heeft zijn eigen samenstelling van elementen in variërende verhoudingen. De elementen voor de Alnico worden in een oven gebracht (gewoonlijk wordt een inductieoven gebruikt) en gesmolten bij 1750-1780 gr. C. Er wordt een grotere hoeveelheid aluminium (Al) toegevoegd dan aanvankelijk nodig is, omdat er na verloop van tijd wat Al verloren gaat doordat het smelt bij 680 gr. C. Als gevolg hiervan is de tijd die tijdens het gietproces wordt genomen zeer belangrijk, omdat dit van invloed is op de Ni:Al-verhouding.

De gesmolten Alnico-legering wordt in zandmallen gegoten. De zandvormen die voor de vereiste vorm van magneet zijn voorbereid. De zandvorm bevat volumes die de vormen voor de magneet zijn die door horizontale buizen (runners) en verticale buizen (risers) worden verbonden. Wanneer de gesmolten magneetlegering in de vorm wordt gegoten, kan zij gemakkelijk alle lucht verdringen om alle ruimten en holten op te vullen (de methode om met succes zandmallen te maken is een technisch proces). Omdat bij het gieten lopers en stijgleidingen worden gebruikt, is het rendement niet 100%. De zandvorm en het gietstuk worden snel afgekoeld om de vorming van gamma-tweede fase te voorkomen. Soms zijn er speciale platen op de bodem van de mallen, “koelplaten” genaamd, die het koelen vergemakkelijken. En soms wordt een exotherm zand gebruikt. Het exotherme zand geeft een andere afkoelsnelheid en de “koel”-plaat maakt een zuilvormige of semi-zuilvormige kristalgroei mogelijk om kwaliteiten Alnico met de hoogste Br-waarden te produceren. De afkoelsnelheid en ook de oppervlakteafwerking van de magneet worden beïnvloed door de hoeveelheid zand die in de gietvorm wordt gebruikt, de zandkorrelgrootte en de zandeigenschappen.

Als de magneet is afgekoeld, wordt de zandvorm afgebroken en worden de magneten teruggehaald (het zand wordt gerecycleerd; de lopers en stijgprofielen worden verwijderd en gerecycleerd). Een warmtebehandelingscyclus in de aanwezigheid van een magneetveld verwijdert eventuele ongewenste tweede fase en geeft een deel van de uiteindelijke magnetische eigenschappen. Een laatste tempereerfase levert de temperatuurcoëfficiënten en de uiteindelijke magnetische eigenschappen op (verbetering van de coërciviteit van de magneet Hc en Hci). De warmtebehandelings- en tempereerfasen kunnen worden gewijzigd om de brosheid van deze magneten te verminderen, maar dit is zeer duur.

Zo nodig worden de magneten geslepen tot afgewerkte afmetingen. Het als gegoten blik van Alnico is een donkere grijze/zwarte kleur met een geruwde textuur (de textuur is van de zandvorm). De machinaal bewerkte afwerking is een vlotte heldere metaalkleur. Er is geen nadeel aan de prestaties van de magneet is de niet poolgezichten worden verlaten zoals gegoten (dit is goedkoper) hoewel sommige klanten alle gezichten kunnen verkiezen om om esthetische redenen worden machinaal bewerkt. Indien nodig, worden de magneten ook gemagnetiseerd alvorens packaging.

Casting is de enige methode om grote Alnico-magneten te produceren. Magneten tot 30 kg, misschien zelfs zwaarder, kunnen door gieten worden vervaardigd. Er kunnen zeer kleine luchtzakken binnen gegoten Alnico magneten – dit is volkomen normaal en is niet schadelijk voor de magnet.

SINTERED ALNICO

Sintered Alnico wordt gemaakt door een geperst poeder proces. Het gewenste mengsel van metaalpoeders wordt gedrukt in een matrijs die zeer dicht aan de gewenste definitieve vorm is. De resulterende “groene” magneet wordt dan gesinterd bij ongeveer 1260 graden C in een waterstofatmosfeer om het poeder samen te smelten. De magneten zijn structureel sterker dan gegoten Alnico-magneten (het is nog steeds aan te bevelen de magneten niet te gebruiken in toepassingen waarbij ze belast worden, omdat ze dan breken). Hoewel het sinteren een kleine graad van vormvariatie van de “groene” vorm kan veroorzaken, worden de vrij dichte tolerantie nog bereikt zonder de behoefte aan verdere machinaal bewerkend/slijpen. Gesinterde Alnico-magneten zijn over het algemeen klein en wegen doorgaans minder dan 30 gram. Het productieproces van gesinterde Alnico is geschikt voor volumeproductie