กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

อัลนิโก

อัลนิโคเป็นกลุ่มของโลหะผสมเหล็ก ซึ่งนอกจากเหล็กแล้วยังประกอบด้วยอะลูมิเนียม (Al) นิกเกล (Ni) และโคบอลต์ (Co) เป็นหลัก...

อัลนิโก

แม่เหล็กรูปเกือกม้าทำจากอัลนิโก 5 สูงประมาณ 1 นิ้วแท่งโลหะ (ด้านล่าง) คือตัวยึดซึ่งใช้ขวางขั้วแม่เหล็กเมื่อไม่ได้ใช้งาน เพื่อช่วยรักษาคุณสมบัติการแม่เหล็ก

อัลนิโคเป็นกลุ่มของโลหะผสมเหล็ก ซึ่งนอกจากเหล็กแล้วยังประกอบด้วยอะลูมิเนียม (Al) นิกเกล (Ni) และโคบอลต์ (Co) เป็นหลัก ดังนั้นจึงใช้ชื่อย่อว่า[ 1 ]อัล-นิ-โคนอกจากนี้ยังรวมถึงทองแดงและบางครั้งก็มีไทเทเนียม ด้วย โลหะผสมอัลนิโคเป็นแม่เหล็กเฟอร์ โรแมกเนติก และใช้ในการผลิตแม่เหล็กถาวรก่อนการพัฒนาแม่เหล็กธาตุหายากในช่วงทศวรรษ 1970 โลหะผสมอัลนิโคเป็นแม่เหล็กถาวรชนิดที่แข็งแกร่งที่สุด ชื่อทางการค้าอื่นๆ ของโลหะผสมในกลุ่มนี้ ได้แก่อัลนิ อัลโคแม็กซ์ ไฮโคแม็กซ์ โคลูแม็กซ์และไทโคนอ[ 2 ]

โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบของโลหะผสมอัลนิโกจะมี Al 8–12%, Ni 15–26%, Co 5–24%, Cu ไม่เกิน 6%, Ti ไม่เกิน 1% และส่วนที่เหลือเป็น Fe การพัฒนาอัลนิโกเริ่มต้นขึ้นในปี 1931 เมื่อ T. Mishima ในญี่ปุ่นค้นพบว่าโลหะผสมของเหล็ก นิกเกล และอะลูมิเนียมมีค่าความต้านทานสนาม แม่เหล็ก 400 โอเออร์สเต ด(32 kA/m)ซึ่งเป็นสองเท่าของเหล็กแม่เหล็กที่ดีที่สุดในเวลานั้น[ 3 ] 

คุณสมบัติ

โลหะผสมอัลนิโกสามารถทำให้เป็นแม่เหล็กได้ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ที่แรง และมีความต้านทานต่อการลดอำนาจแม่เหล็กสูง (coercivity) จึงทำให้เป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแรง ในบรรดาแม่เหล็กที่หาได้ทั่วไป มีเพียงแม่เหล็กหายากเช่นนีโอไดเมียมและซาแมเรียม-โคบอลต์ เท่านั้น ที่แข็งแรงกว่า แม่เหล็กอัลนิโกสร้างความแรงของสนามแม่เหล็กที่ขั้วได้สูงถึง 1500 เกาส์ (0.15 เทสลา ) หรือประมาณ 3000 เท่าของความแรงของสนามแม่เหล็กโลกอัลนิโกบางยี่ห้อเป็นแบบไอโซโทรปิกและสามารถทำให้เป็นแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกทิศทาง ส่วนชนิดอื่นๆ เช่น อัลนิโก 5 และอัลนิโก 8 เป็น แบบ แอนิโซโทรปิกโดยแต่ละชนิดจะมีทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กหรือทิศทางการวางตัวที่เฉพาะเจาะจง โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมแบบแอนิโซโทรปิกจะมีกำลังแม่เหล็กในทิศทางการวางตัวที่เฉพาะเจาะจงมากกว่าแบบไอโซโทรปิกค่าความคงเหลือของ สนามแม่เหล็ก ( Br ) ของอัลนิโกเกิน 12,000 G (1.2 T ) ค่าความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ( )อาจสูงถึง 1000 โอเออร์สเตด (80 kA/m) และ ค่า พลังงานสูงสุด ( BHmax ) อาจสูงถึง 5.5 MG·Oe (44 T·kA/m) ดังนั้น อัลนิโกจึงสามารถสร้างฟลักซ์แม่เหล็กที่แรงในวงจรแม่เหล็กปิดได้ แต่มีความต้านทานต่อการลดอำนาจแม่เหล็กค่อนข้างต่ำ ความแรงของสนามแม่เหล็กที่ขั้วของแม่เหล็กถาวรใดๆ ขึ้นอยู่กับรูปร่างเป็นอย่างมาก และโดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าความแรงของค่าความคงเหลือของวัสดุมาก        

โลหะผสมอัลนิโกมี อุณหภูมิคูรีสูงที่สุดในบรรดาวัสดุแม่เหล็กทั้งหมด ประมาณ800 °C (1,470 °F)แม้ว่าอุณหภูมิใช้งานสูงสุดโดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่ประมาณ538 °C (1,000 °F)ก็ตาม[ 4 ]พวกมันเป็นแม่เหล็กเพียงชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กที่ใช้งานได้แม้ในขณะที่ร้อนจนแดง[ 5 ]คุณสมบัตินี้ รวมถึงความเปราะและจุดหลอมเหลวสูง เป็นผลมาจากแนวโน้มที่แข็งแกร่งในการเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบเนื่องจาก พันธะ โลหะระหว่างอะลูมิเนียมและส่วนประกอบอื่นๆ พวกมันยังเป็นแม่เหล็กที่มีเสถียรภาพมากที่สุดชนิดหนึ่งหากจัดการอย่างเหมาะสม แม่เหล็กอัลนิโกเป็นตัวนำไฟฟ้า ซึ่งแตกต่างจากแม่เหล็กเซรามิกอัลนิโก 3 มีอุณหภูมิหลอมเหลว 1200 - 1450 °C [ 6 ]    

ชั้นเรียนMMPAรหัสอ้างอิงIECส่วนประกอบตามน้ำหนัก(เหล็กเป็นส่วนประกอบที่เหลือ)คุณสมบัติทางแม่เหล็กคุณสมบัติทางกายภาพคุณสมบัติทางความร้อน
ผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุด(BH) การเหนี่ยวนำ ตกค้าง, B แรง บีบบังคับ, H แรง บีบบังคับภายใน, H ความหนาแน่นความแข็งแรงดึงโมดูลัสการแตกหักตามขวางเอชอาร์ซีสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน(10 −6ต่อ °C)ความต้านทานไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 20  °C (μΩ·cm)ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิผันกลับ(% ต่อ °C)อุณหภูมิคิวรีอุณหภูมิใช้งานสูงสุด
อัลนีบริษัทคูที(เอ็มจีโออี)(กิโลจูล/ ลบ.ม. )(เกาส์)(มิลลิเทสลา)(โอ)(กิโลแอมป์/เมตร)(โอ)(กิโลแอมป์/เมตร)(ปอนด์/นิ้ว³ )(กรัม/ซม³ )(psi)(MPa)(psi)(MPa)ใกล้B ใกล้ระดับการผลิตพลังงาน สูงสุดใกล้H (°C)(°F)(°C)(°F)
การหล่อแบบไอโซโทรปิก AlNiCo
อัลนิโก 1อาร์1-0-1122153-1.411.1720072047037480380.2496.940002814000974512.675
อัลนิโก 2อาร์1-0-41019133-1.713.5750075056045580460.2567.13000217000484512.465-0.03-0.02-0.028101490450840
อัลนิโก 3อาร์1-0-21225-3-1.3510.7700070048038500400.2496.91200083230001584513.060
AlNiCo หล่อแบบแอนไอโซโทรปิก
อัลนิโก 5อาร์1-1-1814243-5.543.812800128064051640510.2647.354003710500725011.447-0.02-0.015+0.018601580525975
อัลนิโก 5DGอาร์1-1-2814243-6.557.713300133067053670530.2647.35200369000625011.447
อัลนิโก 5-7อาร์1-1-3814243-7.559.713500135074059740590.2647.35000348000555011.447
อัลนิโก 6อาร์1-1-481624313.931.010500105078062800640.2657.323000158450003105011.450-0.02-0.015+0.038601580525975
อัลนิโก 8อาร์1-1-571535455.342.28200820165013118601480.2627.31000059300002075511.053-0.025-0.01+0.0186015805501020
อัลนิโก 8HCอาร์1-1-781438385.039.87200720ปี ค.ศ. 190015121701730.2627.31000059300002075511.054-0.025-0.01+0.0186015805501020
อัลนิโก 9อาร์1-1-671535459.071.6106001060150011915001190.2627.37000488000555511.053-0.025-0.01+0.0186015805501020
ไอโซโทรปิก ซินเทอร์ดัล AlNiCo
อัลนิโก 2อาร์1-0-41019133-1.511.9710071055044570450.2466.8650004487000048345123.468
AlNiCo เผาผนึกแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน
อัลนิโก 5อาร์1-1-10814243-3.931.010900109062049630500.2506.950000345550003794511.350
อัลนิโก 6อาร์1-1-1181524312.923.1940094079063820650.2506.9550003791000006894511.454
อัลนิโก 8อาร์1-1-1271535454.031.87400740150011916901340.2527.050000345550003794511.054
อัลนิโก 8HCอาร์1-1-1371438384.535.86700670180014320201610.2527.0550003794511.054

ณ ปี 2018 แม่เหล็ก Alnico มีราคาประมาณ 44 USD /กก. (20 ดอลลาร์สหรัฐ/ปอนด์) หรือ 4.30 ดอลลาร์สหรัฐ/BH [ 7 ] 

แม่เหล็กอัลนิโก 5 ที่ใช้ใน หลอด แมกเนตรอนของเตาไมโครเวฟรุ่นแรกๆยาว ประมาณ 3  นิ้ว (8 เซนติเมตร) 

การจำแนกประเภท

แม่เหล็กอัลนิโกได้รับการจำแนกประเภทตามธรรมเนียมโดยใช้หมายเลขที่กำหนดโดยสมาคมผู้ผลิตวัสดุแม่เหล็ก (MMPA) เช่น อัลนิโก 3 หรืออัลนิโก 5 การจำแนกประเภทเหล่านี้บ่งบอกถึงองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางแม่เหล็ก (หมายเลขการจำแนกประเภทเองไม่ได้เกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณสมบัติของแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น หมายเลขที่สูงกว่าไม่ได้หมายความว่าแม่เหล็กจะแข็งแกร่งกว่าเสมอไป) [ 8 ]

หมายเลขการจำแนกเหล่านี้ แม้ว่าจะยังคงใช้งานอยู่ แต่ก็ถูกยกเลิกไปแล้ว โดย MMPA ได้เปลี่ยนมาใช้ระบบใหม่แทน ซึ่งกำหนดแม่เหล็กอัลนิโกตามผลคูณพลังงานสูงสุดในหน่วยเมกะเกาส์-เออร์สเตด และแรงบังคับภายในเป็นกิโลเออร์สเตด รวมถึงระบบการจำแนก IEC ด้วย[ 8 ]

กระบวนการผลิต

โฆษณาของบริษัท Jensen Radio Manufacturing Co. สำหรับลำโพง Alnico 5 ในปี 1945 ดังที่แสดงในภาพ Alnico 5 ช่วยลดขนาดและน้ำหนักของแม่เหล็กที่จำเป็นในการสร้างฟลักซ์ที่กำหนดได้อย่างมาก จาก 90 ออนซ์ในปี 1930 เหลือเพียง 4.6 ออนซ์

แม่เหล็กอัลนิโกผลิตโดยกระบวนการหล่อหรือการเผาผนึก[ 9 ]อัลนิโกแบบหล่อผลิตโดยวิธีการทั่วไปโดยใช้ แม่พิมพ์ทรายที่ยึดด้วย เรซินซึ่งอาจมีความซับซ้อนและละเอียด ทำให้สามารถผลิตรูปทรงที่ซับซ้อนได้[ 10 ]แม่เหล็กอัลนิโกที่ผลิตได้มักจะมีพื้นผิวที่หยาบ[ 11 ]กระบวนการนี้มีต้นทุนการสร้างแม่พิมพ์เริ่มต้นที่สูงกว่า[ 12 ]แม่เหล็กอัลนิโกแบบเผาผนึกขึ้นรูปโดยใช้วิธีการผลิตโลหะผง แม้ว่าการเผาผนึกจะสามารถผลิตรูปทรงได้หลากหลาย แต่ก็อาจไม่เหมาะสมสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนหรือมีรายละเอียดมากเมื่อเทียบกับการหล่อ[ 10 ] [ 13 ]

อัลนิโกส่วนใหญ่ที่ผลิตได้นั้นเป็นแบบแอนิโซโทรปิก ซึ่งหมายความว่าในระหว่างการผลิต เม็ดจะตกตะกอนโดยมีแกนแม่เหล็กขนานกัน แม่เหล็กอัลนิโกแบบแอนิโซโทรปิกจะถูกจัดเรียงโดยการให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤตและทำให้เย็นลงในขณะที่มีสนามแม่เหล็ก ทั้งอัลนิโกแบบไอโซโทรปิกและแอนิโซโทรปิกจำเป็นต้องได้รับการอบชุบความร้อนอย่างเหมาะสมเพื่อพัฒนาคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีที่สุด หากไม่มีการอบชุบความร้อน ค่าความต้านทานแม่เหล็กของอัลนิโกจะอยู่ที่ประมาณ 10 Oe ซึ่งเทียบได้กับเหล็กทางเทคนิคซึ่งเป็นวัสดุแม่เหล็กอ่อน หลังจากอบชุบความร้อนแล้ว อัลนิโกจะกลายเป็นวัสดุผสมที่เรียกว่า " วัสดุ ตกตะกอน " ซึ่งประกอบด้วยตะกอนที่อุดมไปด้วยเหล็กและโคบอลต์[ 14 ]ในเมทริกซ์ NiAl ที่อุดมสมบูรณ์

ภาพแสดงแม่เหล็กอัลนิโกหลากหลายชนิดในปี 1956 แม่เหล็กอัลนิโก 5 ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 นำไปสู่มอเตอร์แม่เหล็กถาวรและลำโพงขนาดกะทัดรัดรุ่นใหม่

ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของอัลนิโคจะถูกจัดเรียงตามแกนแม่เหล็กที่ต้องการโดยการใช้สนามแม่เหล็กภายนอกกับมันในระหว่างการก่อตัวของอนุภาคตกตะกอน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเย็นตัวลงจาก900 °C (1,650 °F)ไปยัง800 °C (1,470 °F)ใกล้จุดคิวรีจะมีความไม่เป็นเนื้อเดียวกันเฉพาะที่ในทิศทางต่างๆ กันโดยไม่ต้องใช้สนามแม่เหล็กภายนอกเนื่องจากการเกิดสนามแม่เหล็กเองตามธรรมชาติ โครงสร้างของตะกอนเป็น "กำแพง" ป้องกันการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก เนื่องจากมันชอบสถานะสนามแม่เหล็กเพียงไม่กี่สถานะ ซึ่งต้องใช้พลังงานมากในการเปลี่ยนวัสดุไปเป็นสถานะกลางใดๆ นอกจากนี้ สนามแม่เหล็กที่อ่อนจะเปลี่ยนสนามแม่เหล็กของเฟสเมทริกซ์เท่านั้นและสามารถย้อนกลับได้    

การใช้งาน

แม่เหล็ก อัลนิโกสำหรับวัวใช้สำหรับดักจับลวดโลหะแหลมคมและวัตถุเหล็กอื่นๆ ที่สัตว์อาจกลืนกินเข้าไปและก่อให้เกิดอันตรายต่อระบบทางเดินอาหาร

แม่เหล็กอัลนิโกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภคที่ต้องการแม่เหล็กถาวรที่มีความแข็งแรงสูง ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ไฟฟ้าปิ๊กอัพกีตาร์ไฟฟ้าไมโครโฟนเซ็นเซอร์ลำโพงหลอดแมกเนตรอนและแม่เหล็กสำหรับวัวในหลายๆ การใช้งาน แม่เหล็กอัลนิโกกำลังถูกแทนที่ด้วยแม่เหล็กหายากซึ่งมีสนามแม่เหล็กที่แข็งแรงกว่า (B ) และค่าผลคูณพลังงานที่มากกว่า (B·H ) ทำให้สามารถใช้แม่เหล็กขนาดเล็กกว่าในการใช้งานที่กำหนดได้

แม่เหล็กอัลนิโกทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี จึงนำไปประยุกต์ใช้ได้หลายอย่าง ซึ่งแม่เหล็กชนิด อื่นที่ทนต่ออุณหภูมิสูงได้น้อยกว่าไม่สามารถทำได้ เช่น ในแผ่นความร้อนสำหรับคนสารด้วยแม่เหล็ก

อ่านเพิ่มเติม

  • MMPA 0100-00ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับวัสดุแม่เหล็กถาวร

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อัลนิโก

อัลนิโคเป็นกลุ่มของโลหะผสมเหล็ก ซึ่งนอกจากเหล็กแล้วยังประกอบด้วยอะลูมิเนียม (Al) นิกเกล (Ni) และโคบอลต์ (Co) เป็นหลัก...

คุณสมบัติ

โลหะผสมอัลนิโกสามารถทำให้เป็นแม่เหล็กได้ ทำให้เกิด สนามแม่เหล็ก ที่แรง และมีความต้านทานต่อการลดอำนาจแม่เหล็กสูง (coercivity) จึงทำให้เป็นแม่เหล็กถาวรที่แข็งแรง ในบรรดาแม่เหล็กที่หาได้ทั่วไป มีเพียง แม่เหล็กหายาก เช่น นีโอไดเมียม และ ซาแมเรียม-โคบอลต์ เท่านั้น...

การจำแนกประเภท

แม่เหล็กอัลนิโกได้รับการจำแนกประเภทตามธรรมเนียมโดยใช้หมายเลขที่กำหนดโดยสมาคมผู้ผลิตวัสดุแม่เหล็ก (MMPA) เช่น อัลนิโก 3 หรืออัลนิโก 5 การจำแนกประเภทเหล่านี้บ่งบอกถึงองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางแม่เหล็ก...

กระบวนการผลิต

แม่เหล็กอัลนิโกผลิตโดยกระบวนการ หล่อ หรือ การเผาผนึก [ 9 ] อัลนิโกแบบหล่อผลิตโดยวิธีการทั่วไปโดยใช้ แม่พิมพ์ทรายที่ยึดด้วย เรซิน ซึ่งอาจมีความซับซ้อนและละเอียด ทำให้สามารถผลิตรูปทรงที่ซับซ้อนได้ [ 10 ] แม่เหล็กอัลนิโกที่ผลิตได้มักจะมีพื้นผิวที่หยาบ [ 11 ]...