Матеріали для постійних магнітів

Найважливішими матеріалами для виготовлення постійних магнітів є: сплави типу Fe-Ni-Al (висококоерцитивні литі сплави), порошкові матеріали (металокерамічні, металопластичні), магнітотверді ферити (ВаО^.6Fe₂O₃ та інші), сплави на основі рідкоземельних матеріалів (SmCo₅, PrCo₅ та ін.).

До групи висококоерцитивних литих сплавів відносять сплави систем Fe-Ni-Al та Fe-Ni-Al-Со, модифіковані різноманітними домішками.

Сплави системи Fe-Ni-Al мають найбільшу енергію повітряного проміжку при складі 28 % Ni, 14 % Al, решта - Fe. Домішки підвищують магнітні властивості, поліпшують часову стабільність, полегшують термоопрацювання. Крім того, такі сплави охолоджують у потужному магнітному полі, що призводить до виникнення як кристалічної, так і магнітної текстур. Це поліпшує властивості магнітів.

Недоліком сплавів Fe-Ni-Al та Fe-Ni-Al-Со є їхня велика крихкість та твердість, тому магніти з них виготовляють лише шляхом лиття з подальшим шліфуванням.

Неможливість виробляти дрібні вироби з необхідними розмірами з литих Fe-Ni-Al сплавів, зумовила їхнє виробництво з порошків засобами порошкової металургії. Це, перш за все, металокерамічні та металопластичні магніти.

Металокерамічні магніти виготовляють шляхом пресування порошку тонкодисперсних магнітотвердих сплавів з подальшим спіканням за високих температур згідно з технологією кераміки.

Процес виготовлення металопластичних магнітів є подібний до процесу пресування виробів з пластмас, але в порошку наповнювача є зерна подрібненого магнітотвердого матеріалу.

Металокерамічні магніти мають поруватість 3¼5 %, магнітна енергія у них менша на 10¼20 % ніж у литих сплавів, але за механічною міцністю вони краще за литі у 3¼6 разів.

Магнітотверді ферити виготовляють з ВаО^.6Fe₂O₃ (барієві ферити), СоО^.6Fe₂O₃ (вектоліт), SrO^.6Fe₂O₃ (ферит стронцію). Найбільш поширені є барієві ферити. Вони мають значний питомий опір, що дозволяє використовувати їх у змінних магнітних полях, є дешеві, мають просту технологію виготовлення, меншу вагу, ніж литі сплави, але й велику крихкість та твердість. Окрім того, їхні властивості значно залежать від температури. Ферити стронцію мають подібні до барієвих магнітні властивості, але ліпшу технологічність. Кобальтові ферити мають ліпші параметри, менше залежані від температури, але вартість їхня є завелика.

Сплави на основі рідкоземельних матеріалів мають найліпші значення коерцитивної сили та енергії повітряного проміжку. Висококоерцитивний стан таких сплавів зумовлено значною кристалічною анізотропією, великою самочинною намагніченістю, значною магнітострикцією й високою температурою Кюрі. Існують три напрямки їх виготовлення:

· холодне пресування порошку;

· спікання брикетів з порошку за наявності рідинної фази;

· лиття багатокомпонентних сплавів.

Температурна стабільність таких сплавів є надто висока. Використання магнітів на їхній основі, дозволяє розв¢язку великої кількості питань - побудови потужних намагнічувальних пристроїв, вимірювальної апаратури, нових конструкцій магнітних.

Матеріали для звукозапису

До магнітотвердих матеріалів відносять магнітні стрічки для відео-, звукозапису, а також для запису, зберігання та відтворювання інформації в ЕОМ. Для таких цілей використовують металеві стрічки чи дроти, а також стрічки на пластмасовій основі з порошковим робочим шаром. Металеві стрічки використовують лише в спеціальних цілях при роботі у широкому діапазоні температур. Стрічки на пластмасовій основі більш поширено. Головне призначення носія магнітного запису полягає в утворенні ним на поверхні відтворювальної головки змінюваного у часі магнітного поля, в такий самий спосіб, як змінювався записуваний сигнал. Вимоги до таких матеріалів є протилежні.

Коерцитивна сила, з одного боку, має бути великою, щоби інформація зберігалася тривалий час. З іншого боку, велика коерцитивна сила утруднює запис інформації на диск. Окрім того, зі зростанням коерцитивної сили зменшується й “копір-ефект”, тобто намагнічування ділянками стрічки, сусідніх ділянок у поблизу розміщених сусідніх витках. Тому оптимальною є коерцитивна сила приблизно 20¼50 кА/м. Залишкова намагніченість матеріалу має бути найбільш значною. Зберіганню записаної інформації сприяє прямокутна петля гістерезису, але у звукозаписі це звужує частотний діапазон. Стрічка має бути гнучкою, гладенькою й не розтягуватися. Окрім того, їх треба з’єднувати без втрати інформації. Робочий шар має бути тонким і доволі твердим, щоби не стирався головкою, але він не повинен шкрябати головки.

Найбільш поширено магнітні стрічки на полімерній основі. Такі стрічки виготовляють нанесенням магнітного лаку на тонку плівку полімера. Магнітний лак містить у собі магнітний порошок, зв’язувальну речовину, розчинювач та домішки, які сприяють змочуванню та розподілу часток порошку та зменшенню абразивності матеріалу. Основою магнітних стрічок є: діацетат целюлози, триацетат целюлози, поліетелентерефталат (лавсан). Останній має найкращі властивості. Частки порошку повинні мати витягнуту (голчасту) форму довжиною 0,4¼1,0 мкм та відношенням довжини до діаметру приблизно 3¼10. Лак наносять на стрічку полімера й відразу поміщають у сильне магнітне поле для висихання. Це сприяє орієнтації магнітних часток вздовж напрямку, у якому вони рухатимуться при намагнічуванні в перебігу запису. Для гладкості стрічку каландрують, тобто пропускають крізь нагріті поліровані валки.

Магнітні гнучкі диски для ЕОМ виготовляють у такий самий спосіб. Як основу в них використовують лавсан чи спеціальні полімери. Товщина магнітного лаку в них від 2¼8 мкм для феролаків, 8¼10 мкм -для двошарових та 0,1¼0,5 мкм -для металевих. Зменшення товщини робочого шару підвищує щільність запису. Основою жорстких дисків є алюмінієві сплави типу Д16МП. Товщина 1,27 мм. Їхню поверхню покривають гальваномагнітними сплавами товщиною 0,5¼1 мкм, а у разі феролаків - до 5 мкм.

Необхідно запобігати механічній деформації таких дисків. Область застосування магнітних носіїв інформації постійно розширюється, безупинно удосконалюються їхні характеристики, що потребує розробки нових спеціалізованих магнітотвердих матеріалів.