磁鐵的概念

    軟磁包括硅鋼片和軟磁鐵芯；硬磁包括鋁鎳鈷、釤鈷、鐵氧體和釹鐵硼，其中，最貴的是釤鈷磁鋼，最便宜的是鐵氧體磁鋼，性能最高的是釹鐵硼磁鋼，但是性能最穩(wěn)定，溫度系數(shù)最好的是鋁鎳鈷磁鋼，用戶可以根據(jù)不同的需求選擇不同的硬磁產(chǎn)品。

    我們所說的磁鐵，一般都是指永磁磁鐵。

    永磁磁鐵又分二大分類。

    第一大類

    金屬合金磁鐵包括釹鐵硼磁鐵（Nd2Fe14Bmagnet）、釤鈷磁鐵（SmComagnet）、鋁鎳鈷磁鐵（ALNiCOmagnet）鐵鉻鈷磁鐵（FeCrComagnet）

    燒結(jié)銣鐵硼：是1983年以后發(fā)展起來的一種新型永磁材料，它具有極高的磁性能，廣泛應(yīng)用于各種永磁電機，工程機械、電聲、電器以及醫(yī)療器械。

    燒結(jié)釤鈷永磁是一種優(yōu)越的永磁材料，即具有很高測磁性能，同時又有很強的防腐蝕性、抗氧化性、溫度系數(shù)低、居里溫度高、能在較高環(huán)境下使用，廣泛應(yīng)用于馬達、傳感器、探測儀、雷達以及其他高科技領(lǐng)域。

    鋁鎳鈷適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜。輕、薄、小的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、通訊、磁電開關(guān)以及各種傳感器。

    鐵鉻鈷磁鐵（FeCrComagnet）是永磁中的變形金剛，合金永磁可變形之最，可以拉絲（0.2-0.3mm）拉管軋帶以及各種機械加工。A.FeCrCo（鐵鉻鈷）變形永磁合金具有較高的磁性，可與AlNiCo永磁合金媲美，但其含Co量要比AlNiCo低50%左右。B.FeCrCo合金具有優(yōu)良的塑性與延展性易于加工，這是鑄造永磁合金無法比擬的特性，而該合金較高的使用溫度400左右，又是NdFeB稀土永磁不可及的。C.FeCrCo合金經(jīng)加加工可制成絲、棒、管、帶和鍛材，經(jīng)車、銑、刨、鉆和沖壓等機械加工，能制成各種形狀復(fù)雜的永磁元件，尤其對細小、長薄元件顯示出獨有的特性。最薄的帶材可以達到0.05mm，最細的絲材可以加工成到0.1mm。

    第二大類

    鐵氧體永磁材料（Ferrite）

    1．釹鐵硼磁鐵　它是目前發(fā)現(xiàn)商品化性能最高的磁鐵，被人們稱為磁王，擁有極高的磁性能其最大磁能積（BHmax）高過鐵氧體（Ferrite）10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當(dāng)之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質(zhì)地堅硬，性能穩(wěn)定，有很好的性價比，故其應(yīng)用極其廣泛。但因為其化學(xué)活性很強，所以必須對其表面凃?qū)犹幚?。（如鍍Zn,Ni,電泳、鈍化等）。

    2．鐵氧體磁鐵　它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通過陶瓷工藝法制造而成，質(zhì)地比較硬，屬脆性材料，由于鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價格低廉、性能適中，已成為應(yīng)用最為廣泛的永磁體。

    3．鋁鎳鈷磁鐵　是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構(gòu)成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產(chǎn)成不同的尺寸和形狀，可加工性很好。鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度系數(shù)，工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表和其他應(yīng)用領(lǐng)域。

    4．釤鈷（SmCo）　依據(jù)成分的不同分為SmCo5和Sm2Co17。由于其材料價格昂貴而使其發(fā)展受到限制。釤鈷（SmCo）作為稀土永磁鐵，不但有著較高的磁能積（14-28MGOe）、可靠的矯頑力和良好的溫度特性。與釹鐵硼磁鐵相比，釤鈷磁鐵更適合工作在高溫環(huán)境中。

    永久性磁鐵

    永久性磁鐵可以是天然產(chǎn)物，又稱天然磁石，也可以由人工制造（最強的磁鐵是釹鐵硼磁鐵）。


    非永久性磁鐵加熱到一定的溫度會突然失去磁性，這是由于組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無序所引起的；失去磁性的磁鐵放入到磁場中，當(dāng)磁化強度達到某一數(shù)值，它又被磁化，“元磁體”之排列又從無序到有序。

    人造磁鐵

    人造磁鐵：分為蹄形磁鐵和條形磁鐵，是大家生活中最常見的，其中蹄形磁鐵比較受歡迎。單面磁鐵是指一面有磁性，另一面磁性較弱的磁鐵，方法是用特殊處理的鍍鋅鐵皮將雙面磁鐵的一面包裹，這樣被包裹的一面磁性將被屏蔽，磁力被折射到另一面，另一面磁性將增強。如有的場合只需要一面有磁性，另一面如有磁性會造成損壞或干擾；有的場合如包裝盒上的磁鐵則只需要一面有磁性，另一面可有可無，有磁性也沒有用，這樣使用單面磁會大大降低成本并節(jié)約磁性材料。單面磁鐵的磁力折射如同衛(wèi)星鍋對信號的折射或手電筒燈鍋對光線的折射面決定：

    1．材料：材料的選擇以及厚薄，以及磁鐵與材料的間距有著密切的關(guān)系。純鐵皮容易漏磁，經(jīng)特殊處理后折射會增強，但100%屏蔽的材料還沒研究出，但不同廠家做的材料效果也不同。

    2．角度：根據(jù)折射原理，弧形材料效果最好，直角材料折射損耗較大。

    3．空間：磁力線在空中如同手機信號，需要有空間才能折射出來。手電筒燈鍋如完全包裹在燈炮上，使用效果肯定不好，因為有大量的光線折射被損耗。

    如何能利用以上原理，將磁性增強的效果最好，是很多參數(shù)之間求最佳的問題，很多廠家也在反復(fù)地做實驗，如西安國泰磁鐵廠單面磁處理最理想結(jié)果為增強50%，這樣在包裝盒箱包等領(lǐng)域?qū)⒋蟠蠼档蜕a(chǎn)成本并節(jié)約磁性材料。

    釹鐵硼磁鐵



    （Neodymiummagnet）也稱為釹鐵硼磁鐵，其化學(xué)式為Nd2Fe14B，是一種人造的永久磁鐵，目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。

    釹磁鐵是住友特殊金屬公司的佐川真人等人于1982年發(fā)明的，由其化學(xué)式可知其主要由釹、鐵與硼等化學(xué)元素所構(gòu)成。在許多領(lǐng)域有可能取代傳統(tǒng)的純鐵磁鐵，鋁鎳鈷合金和釤鈷磁鐵譬如電動機，儀器和儀表，汽車工業(yè),石油化工產(chǎn)業(yè)和磁性醫(yī)療保健產(chǎn)品。能生產(chǎn)各種形狀的：譬如圓盤磁鐵，圓環(huán)磁鐵,長方形磁鐵,弧磁鐵和其它形狀的磁鐵。

    具有強力磁性的釹磁鐵被廣泛被應(yīng)用在電子產(chǎn)品上，例如硬盤、手機、耳機等等。

    主要成分

    磁鐵又名吸鐵石，是指在周圍和自身內(nèi)部存在磁場的物體或材質(zhì)，分為天然和人造兩大類。人造磁鐵通常用金屬合金制成，具有強磁性。又可分作“永久性磁鐵”與“非永久性磁鐵”，即“硬磁”與“軟磁”。天然磁鐵主要成分：四氧化三鐵，化學(xué)式Fe3O4，常稱“磁性氧化鐵”。具有磁性的黑色晶體。可以看成是氧化亞鐵和氧化鐵組成的化合物。因在四氧化三鐵的晶體里存在著兩種不同價態(tài)的離子，其中三分之一是Fe2+，三分之二是Fe3+，是一種復(fù)雜的化合物。它不溶于水，也不能與水反應(yīng)。與酸反應(yīng)，不溶于堿。主要用于制底漆和面漆，用于電子工業(yè)的磁性材料，也用于建筑工業(yè)的防銹劑。

    磁力大小排列

    釹鐵硼磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵。

    性能

    定義

    主要有如下3個性能參數(shù)來確定磁鐵的性能：

    剩磁Br：永磁體經(jīng)磁化至技術(shù)飽和，并去掉外磁場后，所保留的Br稱為剩余磁感應(yīng)強度。

    矯頑力Hc：使磁化至技術(shù)飽和的永磁體的B降低到零，所需要加的反向磁場強度稱為磁感矯頑力，簡稱為矯頑力

    磁能積BH：代表了磁鐵在氣隙空間（磁鐵兩磁極空間）所建立的磁能量密度，即氣隙單位體積的靜磁能量。由于這項能量等于磁鐵的Bm和Hm的乘積，因此稱為磁能積。

    磁場：對磁極產(chǎn)生磁作用的空間為磁場。

    表面磁場：永磁體表面某一指定位置的磁感應(yīng)強度。

    反磁性

    抗磁性是一些類別的物質(zhì)，當(dāng)處在外加磁場中，會對磁場產(chǎn)生的微弱斥力的一種磁性現(xiàn)象。

    順磁性

    順磁性，是指一種材料的磁性狀態(tài)。有些材料可以受到外部磁場的影響，產(chǎn)生指同相向的磁化向量的特性。這樣的物質(zhì)具有正的磁化率。與順磁性相反的現(xiàn)象被稱為抗磁性。

    鐵磁性

    鐵磁性，是指一種材料的磁性狀態(tài)，具有自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。各材料中以鐵最廣為人知，故名之。

    某些材料在外部磁場的作用下得而磁化后，即使外部磁場消失，依然能保持其磁化的狀態(tài)而具有磁性，即所謂自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。所有的永久磁鐵均具有鐵磁性或亞鐵磁性。

    基本上鐵磁性這個概念包括任何在沒有外部磁場時顯示磁性的物質(zhì)。至今依然有人這樣使用這個概念。但是通過對不同顯示磁性物質(zhì)及其磁性的更深刻認識，學(xué)者們對這個概念做了更精確的定義。一個物質(zhì)的原胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時才被稱為是鐵磁性的。若只有部分離子的磁場指向其磁性方向，則稱為亞鐵磁性。若其磁性離子所指的方向正好相互抵消（盡管所有的磁性離子只指向兩個正好相反的方向）則被稱為反鐵磁性。

    物質(zhì)的磁性現(xiàn)象存在一個臨界溫度，在此溫度下才會發(fā)生。對于鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)，此溫度被稱為居里溫度;對于反鐵磁性物質(zhì)，此溫度被稱為尼爾溫度。

    有人認為磁鐵與鐵磁性物質(zhì)之間的吸引作用是人類最早對磁性的認識。

    選擇磁鐵



    在決定選擇哪一種磁鐵之前應(yīng)明確需要磁鐵發(fā)揮何種作用？主要的作用：移動物體，固定物體或抬升物體。

    所需磁鐵的形狀：圓片形，圓環(huán)形，方塊形，瓦片形或特殊形狀。

    所需磁鐵的尺寸：長，寬，高，直徑及公差等等。

    所需磁鐵的吸力，期望價格及數(shù)量等等。

    指南針就是根據(jù)磁鐵的性質(zhì)發(fā)明的。

    作用

    物理作用



    1．指南北

    2．吸引輕小物體

    3．電磁鐵可以做電磁繼電器

    4．電動機

    5．發(fā)電機

    6．電聲

    7．磁療

    8．磁懸浮

    9．核磁共振

    食療作用

    磁石味咸，性平；歸肝、腎經(jīng)；質(zhì)重鎮(zhèn)降

    具有平肝潛陽，聰耳明目，鎮(zhèn)驚安神，納氣平喘的功效

    主治肝陽眩暈，驚悸失眠，目昏翳障，耳鳴耳聾，腎虛喘逆。

    磁鐵的制造

    有些物質(zhì)可以被摩擦成磁鐵，材料不是鐵，就是鋼，但并不是所有的鋼都可以被制成磁鐵，因為它們內(nèi)含其物質(zhì)，不銹鋼不能充當(dāng)磁鐵。

    我們來制造磁鐵，磁鐵與一根螺絲起子是你所需要的材料，拿磁鐵來摩擦螺絲起子的金屬部分，從一端到另一端，他們反復(fù)摩擦，就可以制造出一根具有磁性的螺絲起子。

    取向方向


    概念

    大多數(shù)磁性材料可以沿同一方向充磁至飽和，這一方向叫作“磁化方向”（取向方向）。沒有取向方向的磁鐵（也叫作各向同性磁鐵）比取向磁鐵（也叫各向異性磁鐵）的磁性要弱很多。

    磁鐵的南北極定義

    “北極”的定義是磁鐵在隨意旋轉(zhuǎn)后它的北極指向地球的北極，簡稱“N”。同樣，磁鐵的南極也指向地球的南極，簡稱“S”。地磁的兩極與地理的兩極并不重合，存在一定的磁偏角。

    安全處理磁鐵


    要始終十分小心，因為磁鐵會自己吸附到一起，可能會夾傷手指。磁鐵相互吸附時也有可能會因碰撞而損壞磁鐵本身（碰掉邊角或撞出裂紋）。

    將磁鐵遠離易被磁化的物品，如軟盤、信用卡、電腦顯示器、手表、手機、醫(yī)療器械等。

    磁鐵應(yīng)遠離心臟起搏器。較大尺寸的磁鐵，每片之間應(yīng)加塑料或硬紙墊片以保證可以輕易地將磁鐵分開。

    磁鐵應(yīng)盡量存放在干燥、恒溫的環(huán)境中。[1]

    隔磁

    只有能吸附到磁鐵上的材料才能起到隔斷磁場的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。

    最強的磁鐵

    目前最高性能的磁鐵是稀土類磁鐵，而在稀土磁鐵中釹鐵硼是最強力的磁鐵。但在200攝氏度以上的環(huán)境中，釤鈷是最強力的磁鐵。

    確定磁力大小

    磁鐵為什么有磁力，就是地球因為自轉(zhuǎn)而它的磁場與電流就會不斷地強力結(jié)合，最后整個地球就變成為一個很大的磁場。地球上的礦物如鎳、鈷、鐵等物質(zhì)因為地球自轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而變成了天然的磁鐵。

    大家都知道物質(zhì)之間都存在一個引力場。跟磁場類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。而磁場的大小能夠用假想的磁力線的數(shù)量來表示，其磁力線越密的地方就是磁場越強的地方，相反要是磁力線疏的地方磁場也就越弱。[2]