[9] Магнитные Материалы (Материалы с сайта Арсеньева), страница 8

Невозможность получить особенно мелкие изделия со строго выдержанными размерами из литых железо-никель-алюмннневых сплавов обусловила использование методов порошковой металлургии для производства постоянных магнитов. При этом следует различать металлокерамические магниты и магниты из зерен порошка, скрепленных тем или иным связующим веществом (металлопластические магниты).

Изготовление металлокерамических магнитов сводится к прес­сованию порошка, состоящего из измельченных тонкодисперсных магнитотвердых сплавов и к дальнейшему спеканию при высо­ких температурах по аналогии с процессами обжига керамики. Мелкие детали при такой технологии получаются достаточно точ­ных размеров и не требуют дальнейшей обработки.

Изготовление металлопластических магнитов аналогично прес­совке деталей из пластмасс, только в порошке содер­жится наполнитель в виде зерен измельченного магнитнотвердого сплава. Из-за жесткого наполнителя необходимы более высокие удельные давления на материал, доходящие до 500 МПа. Металлопорошковые магниты экономически выгодны при массовом авто­матизированном производстве, сложной конфигурации и неболь­ших размерах магнитов. Металлопластическая технология позво­ляет получать магниты с арматурой.

Металлокерамические магниты обычно имеют пористость 3—5%, а запасенная магнитная энергия и остаточная индукция у них на 10—20% ниже, чем у литых магнитов из соответствующего сплава, зато по механической прочности они превосходят литые-магниты в 3—6 раз. Магнитные свойства металлопластических магнитов довольно низкие. Коэрцитивная сила по сравнению с ли­тыми магнитами ниже на 10—15%, остаточная индукция—на 35—50%, а запасенная магнитная энергия—на 40—60%. Пони­жение магнитных свойств объясняется большим содержанием (до-30%) немагнитного связующего вещества. Металлопластические магниты обладают высоким электрическим сопротивлением, что позволяет применять их в аппаратуре с наличием переменного магнитного ноля повышенной частоты,

У выпускаемых промышленностью металлокерамических маг­нитов одиннадцати марок (ММК1—ММК11) магнитные свойства весьма различны. Так, коэрцитивная сила может быть от 24 до 128 кА/м, остаточная индукция от 0,48 до 1,1 Т, а запасенная маг­нитная энергия от 3 до 16 кДж/м³. Как видно по коэрцитивной силе и по магнитной энергии — различие более 5 раз.

Магнитнотвердые ферриты

Бариевый феррит BaO6Fe₂O₃ (ферроксдюр) наиболее известен из магнитнотвердых ферритов. В отличие от магнитномягких ферритов он имеет не кубическую, а гексагональную кри­сталлическую решетку с одноосной анизотропией. Промышлен­ность выпускает два вида бариевых магнитов: марок БИ (барие­вые изотропные) и марок БД (бариевые анизотропные). Технология производства подобна технологии магнитномягких ферритов, а в технологическом процессе производства БА опе­рация прессовки ведется в ориентирующем магнитном по­ле напряженностью 650— 800 кА/м.

Основные параметры ба­риевых магнитов приведены в табл. 9.14. Как видно из табл. 9.14, магниты из феррита ба­рия имеют коэрцитивную силу до 240 кА/м, что превосходит коэрцитивную силу магнитов системы альни (145 кА/м), од­нако по остаточной индукции 0,38 Т и запасенной магнитной энергии 12,4 кДж/м³ они уступают этим сплавам (1,4 Т и 40кДж/м³).

Таблица 9.14. магнитные свойства магнитов из феррита бария и из феррита кобальта

Бариевые магниты целесообразно изготовлять в виде шайб и тонких дисков; они отличаются высокой стабильностью в отноше­нии воздействия внешних магнитных полей и не боятся тряски и ударов. Плотность бариевого феррита 4,4—4,9 Мг/м³ примерно в 1,5—1,8 раза меньше плотности литых железо-никель-алюминие­вых сплавов (~7,3—7,8 Мг/м³); магниты получаются легкими. Удельное сопротивление бариевого феррита 10⁴—10⁷ Ом*м, т. е. в миллионы раз выше удельного сопротивления литых металличе­ских магнитнотвердых сплавов. Магниты из бариевого феррита можно использовать при высоких частотах. По стоимости они почти в 10 раз дешевле магнитов из ЮНДК24.

К недостаткам бариевых магнитов следует отнести низкую механическую прочность, большую хрупкость, сильную зависимость магнитных свойств от температуры. Кроме того, они обнаружи­вают необратимое изменение магнитных свойств после охлажде­ния от комнатной до низких температур (—60°С) и нагревания до первоначальной температуры.

Кобальтовые магниты характеризуются большей температур­ной стабильностью по сравнению с бариевыми. Параметры магни­тов приведены в табл. 9.14. Стоимость магнитов из кобальтовых ферритов выше, чем бариевых.

Металлические и неметаллические материалы для звукозаписи

Для записи и воспроизведения звука используют магнитнотвердые стали и сплавы, позволяющие изготовлять из них ленту .или проволоку, биметаллические ленты из основы с нанесенным на нее сплавом-звуконосителем (если последний не обладает такими механическими свойствами, при которых из него можно изготовить ленту или проволоку), а также пластмассовые и цел­люлозные ленты с нанесенными на их поверхность порошкообраз­ными ферритами железа или кобальта или введенными в их объем в качестве магнитного наполнителя.

Магиитнотвердым сплавом, позволяющим изготовлять из него ленту и проволоку, является викаллой (34% Fе; 52% Со;14% V), имеющий коэрцитивную силу порядка 36 кА/м и оста­точную индукцию около 1 Т. Магнитнотвердые железо-никель-алюминиевые сплавы могут быть нанесены на медную ленту, а из, аустенитовой нержавеющей стали изготовляют проволоку с H_с=32 кА/м, B_r==0,7 Т и разрывным усилием при диаметре 0,1 мм — 15 Н. Однако все эти материалы не обеспечивают уста­новленное из практики звукозаписи оптимальное соотношение между коэрцитивной силой материала и остаточной индукцией, обусловливающее наилучшую запись в широком интервале час­тот, и, главное, высоких частот. Кроме того, они дороги и не позво­ляют простейшим способом соединять отдельные отрезки ленты или проволоки. Опыт показал, что хорошие результаты дают ма­териалы, у которых соотношение

H_с/B_r ≥> 8 кА/(м.Т).

Этим условиям удовлетворяют дешевые и доступные окислы железа—магнетит Fе₃O₄ (черного цвета) и Fе₂О₃ (коричнево-жел­того цвета).

В практике используют двухслойную магнитную пленку и однослойную. В простейшем случае двухслойная пленка представляет собой ацетилцеллюлозную ленту шириной 6,5 мм и толщиной 35 мкм, на которую нанесен слой лака, содержащий магнетик. Содержание магнетика в жидком лаке по объему примерно 40%. Магнитные параметры пленки: Н_с=6,4—20 кА/м и В_r= 0,8 — 0,4 Т соответственно.

Таким образом, может быть получено отношение коэрцитивной силы к остаточной индукции примерно до 40. Такое отношение H_clB_r позволяет вести запись звука при малых скоростях, а именно:

f_max, Гц v_min, м/с

3000 0,18

6000-8000 0,46

9000-12000 0,77

При мелком помоле магнитного порошка (размер зерен 0,1— 5 мкм) шумы получаются незначительными. Разрывное усилие ленты 21—30 Н, растяжение пленки не более 1 %.

Монтаж отдельных отрезков пленки осуществляется с помощью клея. Пленка лучше всего сохраняется при температуре 15—20°С и относительной влажности воздуха 50—60%.

Однослойные пленки изготовляют из поливинилхлорида или другого линейного полимера с магнитным наполнителем. Однослойные пленки отличаются меньшими шумами, прочны, но легко растягиваются и могут обладать несколько ухудшенными магнит­ными свойствами.

Перспективные магнит нетвердые материалы

Перспективными, но еще недостаточно изученными и техноло­гически освоенными являются магнитнотвердые материалы в виде соединений или сплавов редкоземельных металлов. Представление о свойствах таких материалов можно составить на основе дан­ных табл. 9.15. Как видно из табл. 9.15, эти материалы обладают очень высокими значениями коэрцитивной силы, а потому должна быть весьма стабильными в эксплуатации, не боятся тряски и ударов.

Таблица 9.15. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАГНИГНОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ