Wie werden Ferritmagnete hergestellt?
Ferritmagnete, aufgrund ihres Herstellungsverfahrens manchmal auch als Keramik bezeichnet, sind die kostengünstigste Art von Permanentmagnetmaterial. Das Material wurde Mitte der 1950er Jahre kommerziell erhältlich und hat seitdem Eingang in unzählige Anwendungen gefunden, darunter gebogene Magnete für Elektromotoren, Magnetspannfutter und Magnetwerkzeuge. Der Rohstoff für diese Magnete ist Eisenoxid, das mit Strontium oder Barium vermischt und zu einem feinen Pulver gemahlen wird. Das Pulver wird dann mit einem keramischen Bindemittel vermischt, um durch Kompressions- oder Extrusionstechniken Magnete herzustellen, gefolgt von einem Sinterprozess. Die Art des Herstellungsprozesses führt dazu, dass Produkte häufig Mängel wie Risse, Hohlräume, Späne usw. aufweisen. Glücklicherweise beeinträchtigen diese Mängel selten die Leistung des Magneten.
Um die Leistung von Ferritmagneten zu verbessern, kann die Ferritverbindung während des Pressvorgangs durch ein Magnetfeld beeinflusst werden. Diese Vorspannung induziert eine bevorzugte Magnetisierungsausrichtung im Magneten, wodurch seine Leistung in jeder anderen Ausrichtung erheblich beeinträchtigt wird. Daher sind Ferritmagnete sowohl in gerichteter (anisotroper) als auch ungerichteter (isotroper) Qualität erhältlich. Aufgrund seiner geringeren magnetischen Eigenschaften werden isotrope Ferritsorten typischerweise dort verwendet, wo komplexe Magnetisierungsmuster erforderlich sind und eine Vorspannung im Prozess zu kostspielig wäre.
Ferritmagnete neigen zur Entmagnetisierung, wenn sie extremen Temperaturen ausgesetzt werden. Sie sind von allen Magnetfamilien thermisch am wenigsten stabil, können aber in Umgebungen bis zu 300 °C (570 °F) verwendet werden. Einige Qualitäten weisen eine bessere Beständigkeit bei hohen und niedrigen Temperaturen auf, es gibt jedoch mehrere Faktoren, die die Leistung eines Neodym-Magneten bestimmen. Magnetische Geometrien mit Rückplatten, Jochen oder Rückpfadstrukturen reagieren besser auf Temperaturänderungen. Wie die meisten Keramiken sollten Ferritmagnete nicht mehr als 100 °C pro Stunde erhitzt oder abgekühlt werden.
Ferritmagnete sind sehr korrosionsbeständig und Beschichtungen können aus ästhetischen Gründen oder zur Reduzierung des mit Ferritmagneten verbundenen feinen Ferritpulvers aufgetragen werden.
Das Ferrit-Magnetmaterial ist sehr hart und spröde, und die durchschnittliche Mohs-Härte des Materials beträgt 7, was für herkömmliche Werkzeugmaschinen und Schneidwerkzeuge nicht geeignet ist. Diamantwerkzeuge und einige Schleifmittel sind die herkömmlichen Methoden zur Herstellung dieser Magnetlegierung. Die meisten magnetischen Materialien werden im unmagnetisierten Zustand verarbeitet. Sobald die Herstellungs- und Reinigungsvorgänge abgeschlossen sind, werden die Magnete bis zur Sättigung magnetisiert.
Ferritmagnete lassen sich relativ leicht magnetisieren und erfordern nur ein angemessenes Magnetisierungsfeld. Sie werden oft mit Weichstahlkomponenten wie Motorgehäusen oder Rückplatten verwendet, und es ist oft notwendig, einen an/in dieser Komponente montierten Ferritmagneten zu magnetisieren.
Ferritmagnete sind von Natur aus spröde und neigen besonders zur Rissbildung, wenn die Anwendung Stößen oder Biegungen ausgesetzt ist. Wie alle magnetischen Materialien sollten Ferrite nicht als Strukturelemente in Konstruktionen verwendet werden.
Ferritmagnete werden durch Kalzinieren einer Mischung aus Eisenoxid und Strontiumcarbonat zu Metalloxiden hergestellt. Ein mehrstufiger Mahlvorgang zerkleinert das kalzinierte Material auf eine kleine Partikelgröße. Es wird auf zwei Arten in einer Form verdichtet. Pulver. Bei der ersten Methode werden Pulver trocken verdichtet, um isotrope Magnete mit schwächeren magnetischen Eigenschaften, aber besseren Maßtoleranzen zu bilden. Normalerweise ist bei trocken gepressten Magneten kein Feinschliff erforderlich. Bei der zweiten Methode wird das Pulver mit Wasser zu einer Aufschlämmung vermischt. In Gegenwart eines Magnetfeldes wird die Aufschlämmung in der Form verdichtet. Ein angelegtes Magnetfeld erzeugt einen anisotropen Magneten, der hervorragende magnetische Eigenschaften aufweist, aber normalerweise ein Nachschleifen erfordert.
Der verdichtete Teil, der der fertigen Geometrie nahe kommt, wird bei hoher Temperatur gesintert, um die endgültige Verschmelzung der einzelnen Partikel zu erreichen, und die endgültige Formgebung erfolgt durch Diamantschleifmittel. Typischerweise werden die Polflächen von Ferritmagneten geschliffen und die restlichen Flächen geschliffen"im gesinterten Zustand"Toleranzen und physikalische Eigenschaften.