Nam châm Alnico

Nam châm Alnico chủ yếu được làm từ nhôm, niken, coban, đồng, sắt và đôi khi là titan. Chúng có thể được đúc hoặc thiêu kết.

Đúc Alnico:Đúc alnico được nấu chảy và đổ vào khuôn. Sau khi đông đặc, vật liệu được mài thô, sau đó được xử lý nhiệt và làm nguội, đôi khi trong từ trường. Khi được xử lý trong sự hiện diện của từ trường, nam châm được gọi là dị hướng (định hướng). Điều này định hướng vật liệu để đạt được từ hóa tối đa và cho phép mức gauss cao hơn.
Nam châm đúc không được xử lý nhiệt trong từ trường được gọi là đẳng hướng (không định hướng). Sau khi xử lý nhiệt và làm mát, alnico có thể được mài theo dung sai cụ thể, sau đó được từ hóa.

Alnico thiêu kết:Alnico thiêu kết được làm từ hỗn hợp bột của các thành phần được ép vào khuôn dưới áp suất hàng tấn, thiêu kết trong bầu khí hydro rồi làm nguội trong hoặc ngoài từ trường (dị hướng so với đẳng hướng).

Dung sai:Đối với bề mặt chưa hoàn thiện (như đúc), các dung sai sau đây được áp dụng:
0-1": +/- .016" 1-3": +/- .031" 3-5": +/- .047"
5-7": +/- .062" 7-9": +/-.078" 9-12": +/- .094"
Bề mặt hoàn thiện thường được mài ở mức +/- .005".

Từ hóa và xử lý:Quá trình từ hóa được thực hiện sau khi nam châm đã được gia công theo đúng dung sai. Cần cẩn thận khi xử lý vật liệu alnico vì nó giòn và có thể bị sứt mẻ hoặc vỡ nếu rơi xuống bề mặt cứng. Ngoài ra, vì nó có điện trở khử từ thấp, nên nó sẽ mất điện nếu được bảo quản không đúng cách (các cực đẩy nhau). Để có kết quả tốt nhất, hãy bảo quản alnico đã từ hóa sao cho các mảnh hút nhau hoặc bằng vật giữ bằng thép.

Gia công:Alnico là vật liệu rất cứng và giòn nên không phù hợp với phương pháp gia công thông thường.

Có hai loại nam châm alnico dị hướng có sẵn trên thị trường, nam châm alnico thiêu kết và nam châm alnico đúc. Chúng được sản xuất theo những cách khác nhau và có các đặc tính từ hoàn thiện khác nhau. Nam châm alnico dị hướng thiêu kết có phạm vi tích năng lượng tối đa là 4.45-5.5 MGOe trong khi nam châm alnico dị hướng đúc mạnh hơn có phạm vi từ 4.25-10 MGOe.
Nam châm dị hướng có hướng từ tính cố định trong quá trình sản xuất, mang lại cho chúng hiệu suất từ ​​tính mạnh hơn. Nam châm alnico đẳng hướng cũng có sẵn nhưng trong phạm vi hẹp hơn về cấp đúc và thiêu kết. Nam châm alnico đẳng hướng ít được sử dụng hơn vì chúng không có hướng từ tính ưu tiên và do đó yếu hơn, nhưng chúng có thể được từ hóa theo nhiều cách khác nhau sau khi sản xuất, mang lại tính linh hoạt hơn trong thiết kế mạch từ.
Nam châm Alnico thường được sản xuất với chiều dài từ lớn hơn đường kính của chúng như hình dạng thanh hoặc thanh. Theo truyền thống, nam châm hình móng ngựa được làm từ alnico, vì chúng thực sự là một thanh nam châm được đúc theo hình móng ngựa, tạo ra tỷ lệ chiều dài trên đường kính lớn nhất cho kích thước của nam châm. Nam châm Alnico dễ bị mất từ ​​tính và tỷ lệ chiều dài trên đường kính lớn hơn giúp chống lại điều này.
Độ bền lớn nhất của nam châm Alnico và một trong những lý do chúng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay là chúng có hệ số nhiệt độ cao nhất trong tất cả các vật liệu từ vĩnh cửu, điều đó có nghĩa là hiệu suất của chúng giảm ít hơn bất kỳ vật liệu từ vĩnh cửu nào khác trên mỗi độ C tăng nhiệt độ.
Nam châm Alnico có thể duy trì hiệu suất từ ​​tính của chúng lên đến mức đáng kinh ngạc là 450 độ C, trong khi Alnico 5 trở lên sẽ duy trì hiệu suất của chúng ở nhiệt độ lên đến 525 độ C. Chúng cũng có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời vì hàm lượng sắt của chúng rất thấp và chỉ sau khi tiếp xúc lâu với độ ẩm, chúng mới bắt đầu bị ăn mòn. Để tăng thêm khả năng bảo vệ khỏi bị ăn mòn, nam châm Alnico thường được sơn màu đỏ.

Có nguy cơ nam châm bị sứt mẻ hoặc vỡ vì tất cả nam châm đều giòn. Không nên đặt nam châm trong điều kiện chịu ứng suất cơ học, ví dụ như trong tình huống chịu tải.
Tuy nhiên, Alnico có lực kháng từ thấp, Hc. Điều này có nghĩa là nó dễ bị khử từ bởi các trường khử từ bên ngoài nhưng cũng rất dễ bị từ hóa đến bão hòa.
Do đó, có thể từ hóa nam châm khi là một phần của cụm lắp ráp (có thể cung cấp phương tiện từ hóa). Nhưng điều đó cũng có nghĩa là Alnico cũng có thể tự khử từ nếu thiết kế kém (phụ thuộc vào toàn bộ mạch từ). Điểm làm việc thay đổi nếu mạch từ thay đổi. Tự khử từ xảy ra vì từ trường từ nam châm có thể truyền ngược qua chính nam châm (đường dẫn từ tốt hơn không khí xung quanh nam châm), do đó, đây là trường khử từ bên ngoài do nam châm tác dụng lên chính nó (tất cả các nam châm trong không gian tự do sẽ áp dụng trường tự khử từ nhưng chỉ những nam châm có điểm làm việc rất thấp và/hoặc giá trị Hci thấp mới cho thấy sự khử từ).
Có thể chế tạo một cụm từ chứa Alnico, từ hóa nó đến mức bão hòa hoàn toàn (với xung có cường độ đủ mạnh, thường lên tới 1Tesla, và độ bền để khắc phục mọi dòng điện xoáy trong các thành phần thép từ tính), sau đó cố tình làm yếu nó về mặt từ tính (bằng cách khử từ bằng từ trường bên ngoài được kiểm soát) cho đến khi cụm từ cung cấp cường độ từ trường cần thiết tại vị trí khe hở không khí mong muốn.
Alnico có khả năng chống lại sự tự khử từ tốt hơn nhờ có chiều dài theo hướng từ hóa dài hơn so với kích thước của mặt cực (thường được gọi là tỷ lệ Chiều dài trên Đường kính, L/D). Tỷ lệ L/D cao hơn làm tăng điểm làm việc trên đường cong Nội tại. Đây là lý do tại sao nam châm Alnico rất hiếm khi có chiều dài ngắn (chúng thường có dạng thanh, hình que hoặc hình móng ngựa) và tỷ lệ L/D lý tưởng nhất là ít nhất 4:1 để có được hiệu suất tốt từ nam châm Alnico hoặc cụm nam châm Alnico (có Alnico là cụm sắt từ và từ hóa tại chỗ làm tăng tỷ lệ L/D của Alnico tạo ra đầu ra từ cao hơn).
Nếu thiết kế đúng với Alnico, nó có thể hoạt động tốt hơn nhiều nam châm ở nhiệt độ môi trường và tất cả các nam châm khác ở nhiệt độ cao. Để tận dụng tối đa nam châm Alnico, cần phải xem xét toàn bộ mạch từ (nam châm, các bộ phận sắt gần đó, từ trường bên ngoài, v.v.).