I magneti di ferrite sono ampiamente utilizzati in vari settori a causa del loro costo: efficacia, buona resistenza alla corrosione e proprietà magnetiche relativamente elevate. Tra i magneti della ferrite, ci sono due tipi principali: magneti di ferrite anisotropi e isotropi. Come fornitore di magneti di ferrite, sono ben versato nelle caratteristiche e nelle differenze tra questi due tipi, a cui elaborerò in questo blog.
1. Microstruttura e orientamento magnetico
Magneti di ferrite anisotropi
I magneti di ferrite anisotropi hanno una direzione preferita di magnetizzazione, che si ottiene durante il processo di produzione. Quando vengono prodotti questi magneti, viene applicato un forte campo magnetico mentre la polvere di ferrite viene compattata. Ciò allinea i domini magnetici all'interno del materiale lungo una direzione specifica, noto come l'asse facile della magnetizzazione. Di conseguenza, le proprietà magnetiche dei magneti di ferrite anisotropi sono altamente direzionali. La magnetizzazione lungo l'asse facile è molto più forte rispetto ad altre direzioni. Ciò dà ai magneti di ferrite anisotropi una coercività significativamente più elevata (HC) e una restanza (BR) nella direzione preferita.
Magneti di ferrite isotropi
Al contrario, i magneti della ferrite isotropica non hanno una direzione preferita di magnetizzazione. Durante la loro produzione, durante il processo di compattazione non viene applicato alcun campo magnetico esterno. I domini magnetici all'interno del materiale sono orientati in modo casuale. Questo orientamento casuale significa che le proprietà magnetiche dei magneti di ferrite isotropi sono uguali in tutte le direzioni. Sebbene ciò li rende più flessibili in termini di direzione di magnetizzazione, si traduce anche in una minore prestazione magnetica rispetto ai magneti di ferrite anisotropi. I loro valori di coercitività e di restanza sono generalmente inferiori, il che limita il loro uso in applicazioni che richiedono campi magnetici ad alta resistenza.
2. Prestazioni magnetiche
REMANENZA (BR)
La detenzione è la densità del flusso magnetico che rimane in un magnete dopo che il campo magnetico esterno è stato rimosso. I magneti di ferrite anisotropici in genere hanno un valore di remaman nell'intervallo di 0,3 - 0,45 T (Tesla), mentre i magneti della ferrite isotropica di solito hanno un valore di remaman nell'intervallo di 0,15 - 0,25 T. La redignza più elevata di un campo di magnetico più forte è necessario per un campo magnetico, in cui un campeggio elettorale è necessario per un campo magnetico, dove un campo di magnetico è necessario per un campo magnetico. generare coppia.
Coercitività (HC)
La coercività è la misura della resistenza di un magnete alla demagnetizzazione. I magneti di ferrite anisotropi hanno una coercività più elevata, in genere nell'intervallo di 200 - 300 ka/m, rispetto ai magneti di ferrite isotropici, che hanno una coercività nell'intervallo di 100 - 200 ka/m. La maggiore coercività dei magneti di ferrite anisotropi significa che sono più resistenti alla smagnetizzazione da campi magnetici esterni o variazioni di temperatura. Questa proprietà li rende ideali per l'uso in ambienti in cui il magnete può essere esposto a forti campi magnetici avversari o alte temperature.
Prodotto energetico ((bh) max)
Il prodotto energetico è una misura dell'energia massima che può essere immagazzinata in un magnete. I magneti di ferrite anisotropici hanno un prodotto energetico più elevato, di solito nell'intervallo di 16 - 32 kJ/m³, mentre i magneti di ferrite isotropici hanno un prodotto energetico nell'intervallo di 4 - 8 kJ/m³. Un prodotto energetico più elevato indica che il magnete può produrre un campo magnetico più forte in un volume più piccolo, che è una considerazione importante nelle applicazioni in cui lo spazio è limitato.
3. Processo di produzione
Magneti di ferrite anisotropi
Il processo di produzione dei magneti di ferrite anisotropi è più complesso di quello dei magneti di ferrite isotropi. In genere coinvolge i seguenti passaggi:
- Preparazione delle materie prime: Le materie prime, di solito ossido di ferro e carbonato di stronzio o carbonato di bario, sono miscelate nelle proporzioni appropriate.
- Calcinazione: La miscela viene riscaldata ad alte temperature per formare un composto di ferrite.
- Fresatura: La ferrite calcolata viene macinata in una polvere fine.
- Campo magnetico - compattazione assistita: Viene applicato un forte campo magnetico mentre la polvere viene compatta nella forma desiderata. Ciò allinea i domini magnetici lungo l'asse facile della magnetizzazione.
- Sintering: Il magnete compatto viene sinterizzato ad alte temperature per densificare il materiale e migliorare le sue proprietà magnetiche.
Magneti di ferrite isotropi
Il processo di produzione dei magneti di ferrite isotropi è relativamente più semplice. Inizia anche con la preparazione e la calcinazione delle materie prime. Tuttavia, durante la fase di compattazione, non viene applicato alcun campo magnetico esterno. La polvere è semplicemente compatta nella forma desiderata e quindi sinterizzata. Questo processo di produzione più semplice rende i magneti di ferrite isotropi più costi, efficaci da produrre, sebbene le loro prestazioni magnetiche siano inferiori.
4. Applicazioni
Magneti di ferrite anisotropi
A causa delle loro alte prestazioni magnetiche, i magneti di ferrite anisotropi vengono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni che richiedono forti campi magnetici. Alcune applicazioni comuni includono:
- Motori elettrici: I magneti di ferrite anisotropi vengono utilizzati nei rotori e negli statori dei motori elettrici per generare i campi magnetici necessari per il funzionamento del motore. La loro elevata remaman e coercività consentono prestazioni del motore efficienti e uscita elevata di coppia.
- Altoparlanti: Negli altoparlanti, i magneti di ferrite anisotropi vengono utilizzati per creare il campo magnetico che interagisce con la bobina vocale per produrre il suono. Il forte campo magnetico garantisce una riproduzione del suono di alta qualità.
- Separatori magnetici: I magneti di ferrite anisotropi vengono utilizzati nei separatori magnetici per rimuovere i contaminanti ferrosi da vari materiali. La loro elevata resistenza magnetica consente una separazione efficiente di piccole particelle di ferro.
Magneti di ferrite isotropi
I magneti di ferrite isotropici sono utilizzati in applicazioni in cui i requisiti del campo magnetico non sono così alti o in cui la direzione di magnetizzazione deve essere flessibile. Alcune applicazioni comuni includono:
- Magneti del frigorifero: I magneti di ferrite isotropi sono comunemente usati nei magneti del frigorifero a causa del loro basso costo e della capacità di essere magnetizzati in diverse direzioni.
- Giocattoli educativi: Sono anche usati nei giocattoli educativi per dimostrare i principi magnetici. L'orientamento casuale dei domini magnetici consente un effetto magnetico a scopo più generale.
- Assemblee magnetiche con requisiti di resistenza bassi: I magneti di ferrite isotropi sono usati in assiemi magnetici in cui è richiesto solo un campo magnetico debole, ad esempio in alcuni tipi di sensori.
5. Considerazioni sui costi
I magneti di ferrite isotropi sono generalmente meno costosi dei magneti di ferrite anisotropi. Ciò è dovuto principalmente al processo di produzione più semplice dei magneti di ferrite isotropi, che non richiede l'applicazione di un campo magnetico durante la compattazione. Per applicazioni in cui i campi magnetici ad alta resistenza non sono necessari, i magneti della ferrite isotropica possono fornire una soluzione efficace. Tuttavia, per le applicazioni che richiedono alte prestazioni magnetiche, il costo più elevato dei magneti di ferrite anisotropi è spesso giustificato dalle loro proprietà superiori.
6. Conclusione
In sintesi, le differenze tra magneti di ferrite anisotropi e isotropici sono significative in termini di microstruttura, prestazioni magnetiche, processo di produzione, applicazioni e costi. I magneti di ferrite anisotropi offrono alte prestazioni magnetiche ma hanno un costo di produzione più elevato, mentre i magneti di ferrite isotropici sono più costi, efficaci ma hanno proprietà magnetiche più basse.
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Riferimenti
- "Materiali a magneti permanenti e loro applicazioni" di EC Stoner e EP Wohlfarth.
- "Magnetismo e materiali magnetici" di David Jiles.
- Rapporti del settore sulla produzione e applicazioni a magnete di ferrite.