Senz Magnet - Globálny výrobca trvalých magnetov & Dodávateľ viac ako 20 rokov.
Porovnávacia analýza: AlNiCo magnety vs. NdFeB magnety
Zloženie a výroba
AlNiCo magnety
AlNiCo magnety sú kovové zliatiny zložené prevažne z hliníka (8–12 %), nikel (15–26 %), kobalt (5–24 %), železo (zostatok) a stopové prvky ako meď a titán. Tieto zliatiny sa vyrábajú dvoma spôsobmi:
- Odlievanie Roztavená zliatina sa nalieva do foriem, čo umožňuje vytvárať zložité tvary (napr. podkovovité magnety) s vynikajúcou rozmerovou presnosťou.
- Spekanie Prášková zliatina sa lisuje a zahrieva, čím sa dosiahne vyššia hustota a mechanická pevnosť.
NdFeB magnety
Magnety NdFeB sú zlúčeniny vzácnych zemín založené na tetragonálnej kryštálovej štruktúre Nd₂Fe₁₄B. Obsahujú neodým (25–35 %), železo (60–70 %) a bór (1–2 %), s voliteľnými substitúciami (napr. dysprosium na zvýšenie koercitivity). Výroba zahŕňa:
- Prášková metalurgia Suroviny sa roztavia, rozprášia na prášok, zarovnajú v magnetickom poli a spekajú sa pri 1000–1200°C.
- Dodatočné spracovanie Obrábanie, povlakovanie (napr. Ni-Cu-Ni) a tepelné spracovanie zdokonaľujú výkon.
Magnetický výkon
Energetický produkt a remanencia
NdFeB magnety dominujú v magnetickej sile s maximálnymi energetickými produktmi (BHmax) v rozmedzí od 220–430 kJ/m³ (30–55 MGOe) v porovnaní s AlNiCo’s 5–52 kJ/m³ (0.6–6,5 MGOe). NdFeB’remanencia s (Br) dosiahne 1.1–1,5 T, zatiaľ čo AlNiCo’sBr je 0.8–1,3 T, vďaka čomu je NdFeB ideálny pre kompaktné aplikácie s vysokým krútiacim momentom, ako sú motory elektrických vozidiel.
Donucovanie
NdFeB magnety vykazujú vysokú vnútornú koercitivitu (Hcj = 800–3000 kA/m), čo umožňuje odolnosť voči demagnetizácii. AlNiCo’s Hcj je výrazne nižšia (40–120 kA/m), čo si vyžaduje opatrné zaobchádzanie, aby sa predišlo obráteniu magnetického poľa. Avšak, AlNiCo’Nízka koercivita umožňuje jednoduchú magnetizáciu/demagnetizáciu nastaviteľných senzorov.
Tepelná stabilita
Teplotné koeficienty
AlNiCo vyniká tepelnou stabilitou s reverzibilným teplotným koeficientom remanencie (αBr) -0,02 %/°C v porovnaní s NdFeB’s -0,12 %/°C. To znamená AlNiCo’Magnetický výstup sa lineárne degraduje s teplotou, zatiaľ čo NdFeB trpí exponenciálnymi stratami nad 100°C.
Curieova teplota a prevádzkový rozsah
AlNiCo’Curieova teplota (Tc = 850°C) a prevádzkový dosah (-250°C až 550°C) ďaleko prevyšujú NdFeB’s Tc (310–380°C) a 80–200°C-limit. Napríklad AlNiCo LNGT32 si udržiava výkon na úrovni 550°C, zatiaľ čo NdFeB N42SH zlyháva nad 150°C. Vďaka tomu je AlNiCo kritický pre letecké senzory a priemyselné pece.
Odolnosť proti korózii
Zraniteľnosť materiálu
NdFeB’obsah železa (60–70%) ho robí náchylným na oxidáciu, čo si vyžaduje ochranné nátery (napr. epoxidové, Ni-Cu-Ni). Aj s nátermi sa NdFeB degraduje vo vlhkom alebo slanom prostredí, čo obmedzuje jeho použitie v námorných aplikáciách. AlNiCo je odolný voči korózii a nevyžaduje žiadnu povrchovú úpravu, vďaka čomu je vhodný pre vonkajšie senzory a zariadenia na chemické spracovanie.
Dlhodobá trvanlivosť
Nepotiahnuté magnety NdFeB môžu stratiť 5–10 % svojej magnetickej sily ročne v náročných podmienkach, zatiaľ čo AlNiCo si zachováva výkon na neurčito. Napríklad magnety AlNiCo vo vojenských kompasoch spoľahlivo fungujú už desaťročia bez údržby.
Náklady a aplikácie
Cenové faktory
Cena magnetov NdFeB 50–300/kg kvôli kobaltu’nedostatok. Avšak, NdFeB’Vďaka vynikajúcej pevnosti často znižuje spotrebu materiálu, čím kompenzuje vyššie jednotkové náklady.
Segmenty trhu
- NdFeB Vďaka kompaktným rozmerom a vysokej účinnosti dominuje v spotrebnej elektronike (napr. slúchadlá, pevné disky), trakčných motoroch automobilov a veterných turbínach.
- AlNiCo Uprednostňuje sa vo vysokoteplotných prostrediach (napr. letecké motory, plynové turbíny), presných prístrojoch (napr. gyroskopy) a magnetických spojkách, kde sú potrebné nastaviteľné polia.
Environmentálne a etické aspekty
Dodávateľský reťazec vzácnych zemín
Výroba NdFeB je závislá od neodýmu a dysprózia, ktorých ťažba vyvoláva environmentálne a etické obavy (napr. rádioaktívny odpad v Číne’(bane Bayan Obo). AlNiCo’Ťažba kobaltu čelí tiež kontrole kvôli detskej práci v afrických baniach, ale nižší dopyt po ňom zmierňuje dopad.
Potenciál recyklácie
Recyklácia NdFeB je náročná, ale rastie, pričom spoločnosti ako Hitachi Metals získavajú zo šrotu 70 % vzácnych zemín. AlNiCo’Kovové zloženie zjednodušuje recykláciu, hoci objemy sú menšie.
Záver
Magnety AlNiCo a NdFeB slúžia v technológii ako doplnkové prvky. NdFeB’Vďaka bezkonkurenčnej pevnosti a nákladovej efektívnosti je nevyhnutný pre vysokovýkonné aplikácie, zatiaľ čo AlNiCo...’Jeho tepelná stabilita a odolnosť odôvodňujú jeho použitie v extrémnych podmienkach. Keďže priemyselné odvetvia vyžadujú výkon aj spoľahlivosť, pokrok v hybridných magnetoch (napr. jadrá NdFeB s plášťami AlNiCo) môže túto medzeru preklenúť, ale zatiaľ je každý materiál vo svojom odbore nenahraditeľný.
