Номенклатура квалитета алнико магнета и разлике у саставу језгра

Алнико (алуминијум-никл-кобалт) магнети су класа перманентних магнета развијених почетком 20. века, познатих по својој одличној температурној стабилности, отпорности на корозију и високој густини магнетног флукса на повишеним температурама. Састоје се првенствено од гвожђа (Fe), алуминијума (Al), никла (Ni) и кобалта (Co), са мањим додацима бакра (Cu), титанијума (Ti) или ниобијума (Nb) ради побољшања њихове микроструктуре и магнетних својстава.

Алнико магнети се класификују у различите врсте на основу њиховог састава и магнетних перформанси, са уобичајеним ознакама као што су Алнико 2, Алнико 5, Алнико 8 и Алнико 9. Поред тога, неке специјализоване врсте попут SmCo (самаријум-кобалт) магнета типа 2:17 понекад се помињу у истом контексту због садржаја кобалта, иако припадају другој породици магнета од ретких земаља. Овај рад се фокусира на врсте Алнико и њихову номенклатуру, док их укратко разликује од других магнета који садрже кобалт.

2. Номенклатура квалитета алникоа: Основа и стандарди

2.1 Стандардна номенклатура ММПА

Најшире прихваћена конвенција именовања за Alnico магнете је стандард MMPA (Удружење произвођача магнетних материјала) , који додељује нумеричке оцене (нпр. Alnico 2, Alnico 5, Alnico 8) на основу њихових магнетних својстава и састава. Ове оцене су стандардизоване како би се корисницима помогло да изаберу одговарајући магнет за одређене примене.

2.2 Кинеска номенклатура

У Кини, врсте алникоа се често означавају комбинацијом кинеских пињин слова и бројева . На пример:

• LNG илиLNGT Префикси означавају ливење алникоа (где „LNGT“ укључује титанијум).
• Префикси F означавају синтеровани Алнико.
• Бројеви који следе префикс представљају минималну вредност максималног енергетског производа (BH)max у kJ/m³.
• Суфикс "Ј" може указивати на легуру високе коерцитивности.

2.3 Остале конвенције именовања

Неки произвођачи користе заштићена имена попут Columax, Alcomax, Hycomax или Ticonal , мада су она ређа у савременој техничкој литератури. Нумеричке MMPA класе остају најприхваћеније.

3. Разлике у саставу језгра међу врстама алникоа

Главна разлика између врста алникоа лежи у њиховом садржају кобалта (Co) , који директно утиче на њихова магнетна својства. Други елементи попут никла (Ni), алуминијума (Al), бакра (Cu) и титанијума (Ti) такође играју кључну улогу у одређивању перформанси. У наставку је детаљан преглед кључних врста алникоа и њихових састава:

3.1 Алнико 2

• Састав : Приближно 5% Al, 15% Ni, 20% Co, 55% Fe, 1% Cu .
• Магнетна својства:
  • Реманенција (Br) : Умерена (око 0,7–0,9 T).
  • Коерцитивност (Hc) : Ниска (око 40–50 kA/m).
  • Максимални енергетски производ (BHmax) : Низак (око 5–10 kJ/m³).
• Карактеристике:
  • Изотропна (неусмерена магнетна својства).
  • Погодно за примене у ниском пољу где су трошкови и лакоћа магнетизације приоритети.
  • Често се користи у сензорима, релејима и моторима мале снаге.

3.2 Алнико 5

• Састав : Приближно 8% Al, 15% Ni, 24% Co, 35% Fe, 4% Cu, 1% Ti .
• Магнетна својства:
  • Реманенција (Br) : Висока (око 1,0–1,3 T).
  • Коерцитивност (Hc) : Умерена (око 48–160 kA/m).
  • Максимални енергетски производ (BHmax) : Умерен до висок (око 25–40 kJ/m³).
• Карактеристике:
  • Анизотропна (усмерена магнетна својства постигнута термичком обрадом у магнетном пољу).
  • Уравнотежене перформансе са добром температурном стабилношћу.
  • Широко се користи у електромоторима, генераторима, звучницима и магнетним сепараторима.

3.3 Алнико 8

• Састав : Приближно 8% Al, 24% Ni, 14% Co, 46% Fe, 2% Ti .
• Магнетна својства:
  • Реманенција (Br) : Веома висока (око 1,1–1,4 T).
  • Коерцитивност (Hc) : Висока (око 160–240 kA/m).
  • Максимални енергетски производ (BHmax) : Висок (око 35–50 kJ/m³).
• Карактеристике:
  • Анизотропан са супериорним магнетним перформансама у поређењу са Alnico 5.
  • Одлична температурна стабилност и отпорност на корозију.
  • Користи се у високоперформансним моторима, сензорима и аудио опреми где је потребан максимални магнетни излаз.

3.4 Алнико 9

• Састав : Слично као Alnico 8, али са мало прилагођеним пропорцијама (нпр. већи садржај Co или Ti).
• Магнетна својства:
  • Реманенција (Br) : Упоредива са Alnico 8.
  • Коерцитивност (Hc) : Виша од Alnico 8.
  • Максимални енергетски производ (BHmax) : Међу највишим у породици Alnico.
• Карактеристике:
  • Мање уобичајене од Alnico 5 и 8, али се користе у специјализованим применама које захтевају екстремне магнетне перформансе.

3.5 Кључни трендови у композицији и извођењу

• Садржај кобалта : Већи садржај Co генерално повећава реманенцију (Br) и максимални енергетски производ (BHmax), али може мало смањити коерцитивност (Hc) осим ако није уравнотежен са другим елементима попут Ti.
• Садржај никла : Већи Ni побољшава коерцитивност и температурну стабилност, али може смањити реманентност ако није уравнотежен са Co.
• Алуминијум и бакар : Ови елементи помажу у формирању жељене микроструктуре (нпр. издужени NiAl талози за анизотропију облика) и побољшавају магнетна својства.
• Титанијум : Додаје се у неким врстама (нпр. Alnico 8) ради побољшања структуре зрна и коерцитивности.

4. Поређење са другим магнетима који садрже кобалт: SmCo типа 2:17

Иако није Alnico квалитет, вреди поменути магнет самаријум-кобалт (SmCo) типа 2:17 због садржаја кобалта и високих перформанси. За разлику од Alnico-а, SmCo припада породици магнета од ретких земаља и нуди супериорна магнетна својства по цену већих трошкова материјала и производње.

4.1 Састав

• SmCo типа 2:17 : Садржи приближно 23–28% Co , заједно са Sm (самаријумом), Fe (гвожђем), Cu (бакром) и Zr (цирконијумом).
• Магнетна својства:
  • Реманенција (Br) : До 1,1–1,2 T.
  • Коерцитивност (Hc) : Изузетно висока (до 2000–2500 kA/m).
  • Максимални енергетски производ (BHmax) : Веома висок (до 250–300 kJ/m³).
• Карактеристике:
  • Изузетна температурна стабилност (рад до 350–400°C).
  • Веома отпоран на корозију и демагнетизацију.
  • Користи се у ваздухопловству, војсци и висококвалитетним индустријским применама где перформансе надмашују цену.

4.2 Кључне разлике у односу на Алнико

• Породица материјала : Алнико је магнет од металне легуре, док је СмКо магнет од ретких земаља.
• Магнетне перформансе : SmCo значајно надмашује Alnico у коерцитивности и енергетском производу, али је скупљи.
• Температурна стабилност : Оба нуде одличну стабилност, али SmCo има вишу горњу температурну границу.
• Примене : Алнико је пожељнији за примене осетљиве на цену и високе температуре, док се СмЦо користи тамо где су максималне перформансе критичне.

5. Исплативост и избор на основу примене

Избор Alnico квалитета зависи од балансирања магнетних перформанси, температурне стабилности, отпорности на корозију и трошкова . Већи садржај кобалта генерално побољшава перформансе, али повећава трошкове материјала и обраде. „Златна средина“ за исплативост варира у зависности од примене:

5.1 Јефтине и ниске перформансе примене

• Alnico 2 : Погодан за сензоре, релеје и моторе мале снаге где је довољан умерен магнетни излаз.

5.2 Апликације са уравнотеженим перформансама

• Алнико 5 : Најшире коришћена класа, која нуди добар баланс цене и перформанси за електромоторе, генераторе и звучнике.

5.3 Апликације високих перформанси

• Алнико 8 : Користи се у високоперформансним моторима, сензорима и аудио опреми где је потребан максимални магнетни излаз, а цена је мања брига.

5.4 Специјализоване примене

• Alnico 9 или SmCo : Резервисано за нишне примене које захтевају екстремне перформансе или температурну стабилност изван Alnico-ових могућности.

6. Закључак

Алнико магнети се класификују у класе (нпр. Алнико 2, 5, 8, 9) на основу њиховог састава и магнетних својстава, при чему је садржај кобалта главни разликатор. Виши степен кобалта (нпр. Алнико 8) нуде супериорне магнетне перформансе, али по вишој цени, док нижи степен кобалта (нпр. Алнико 2) пружа исплативо решење за мање захтевне примене. Стандардна номенклатура MMPA и системи засновани на кинеском пињину помажу корисницима да идентификују и изаберу одговарајући степен за своје потребе.

Иако су Alnico магнети и даље вредни због своје температурне стабилности и отпорности на корозију, суочавају се са конкуренцијом магнета од ретких земаља попут SmCo у високоперформансним применама. Међутим, јединствене предности Alnico-а осигуравају његов континуирани значај у индустријама као што су аутомобилска, ваздухопловна и потрошачка електроника. Кључ за оптимизацију исплативости лежи у усклађивању квалитета магнета са специфичним захтевима примене, обезбеђујући најбољи баланс перформанси и трошкова.