Quali sono i materiali dei magneti permanenti?

Quale materiale magnetico scegliere per un magnete permanente?

Esistono cinque famiglie di materiali magnetici. In ordine di forza magnetica crescente, troviamo le tipologie: Flessibile, Ceramica, Alnico, Samario Cobalto e Neodimio. Le informazioni seguenti riassumono molto brevemente le proprietà di ogni tipo, per aiutarti a orientarti nell'entusiasmante ma complesso mondo dei magneti permanenti.

A) Magneti permanenti flessibili

I magneti morbidi sono realizzati con una speciale varietà di materiali magnetici in ferrite nella maggior parte dei casi e talvolta con terre rare . Questi magneti sono realizzati legando ferrite o polveri magnetiche di terre rare in vari supporti, come il vinile.

• Il materiale: Il materiale dei magneti flessibili è di colore bianco o marrone, simile alla gomma. Questo materiale poco costoso può essere piegato, arrotolato e attorcigliato ed è facile da tagliare con un coltello artigianale o delle forbici. Le strisce e i fogli magnetici sono disponibili con nastro biadesivo per una facile applicazione ai prodotti. I materiali laminati con vinile bianco possono essere stampati utilizzando tecniche di serigrafia o stampa digitale.
• Dimensioni e forme: i rotoli di fogli magnetici sono generalmente larghi 600 mm e lunghi 30 metri. Lo spessore varia tra 0,5 e 1 mm.
• Le diverse applicazioni: etichettatura, segnaletica, display visivo, pubblicità, adesione su forniture per ufficio, biglietti da visita, progetti fai-da-te, vetrinistica, ecc. Queste sono essenzialmente applicazioni visive.

B) Magneti in ceramica (o ferrite).

I magneti in ceramica sono realizzati in ferrite di bario o stronzio, il materiale magnetico più comunemente usato e meno costoso oggi disponibile.

• Il materiale: moderatamente forte, con un campo magnetico profondo e che mostra una buona resistenza alla smagnetizzazione , i magneti in ceramica sono popolari per molte applicazioni di consumo. Questo materiale è duro, fragile e di colore antracite.
• Dimensioni e forme: Dischi, anelli, archi e blocchi rettangolari.
• Applicazioni: comunemente usato per artigianato, chiusure di fissaggio, giocattoli, motori, altoparlanti, freni magnetici e una moltitudine di applicazioni. È un tipo di magnete permanente che viene prodotto da oltre 50 anni e si trova in una moltitudine di usi quotidiani e industriali. Il campo magnetico che emette è relativamente debole ma è profondo.

C) Magneti Alnico

I magneti Alnico sono realizzati in alluminio, nichel e cobalto e sono stati popolari dal 1930. I magneti Alnico sono utilizzati principalmente in applicazioni tecniche, dove la resistenza alle alte temperature è fondamentale

• Il materiale : Eccellente per applicazioni ad alta temperatura (fino a 500°C), con elevata induzione residua e necessità di resistenza alla corrosione. I magneti alnico fusi possono essere trasformati in forme relativamente complesse.
• Dimensioni e forme : Dischi, aste, barre e altre forme diverse.
• Applicazioni: comunemente usato nei contatori e per applicazioni specializzate di manutenzione ad alta temperatura.

Questo tipo di magnete è usato raramente, le applicazioni di consumo e industriali sono poche, perché il suo campo magnetico è piuttosto debole.

D) Magneti in samario-cobalto (SmCo).

I magneti in samario-cobalto sono una classe di materiali magnetici in terre rare che sono stati sviluppati all'inizio degli anni 1970. Oggi, i magneti SmCo sono più spesso utilizzati in applicazioni che richiedono temperature elevate e proprietà magnetiche elevate .

• Materiale: Elevate proprietà magnetiche, molto fragile, ma può essere utilizzato in sicurezza a temperature fino a 250°C.
• Dimensioni e forme: Dischi, blocchi e anelli.
• Applicazioni: generalmente utilizzato per applicazioni tecnicamente più avanzate e ad alta temperatura.

Il prezzo è commisurato al vantaggio di una forte induzione magnetica ad alta temperatura .

E) Magneti al neodimio ferro boro (NdFeB).

I magneti al neodimio sono magneti in terre rare con le proprietà magnetiche più elevate . Composti da neodimio, ferro e boro , questi potenti magneti permanenti sono la classe più potente di materiali magnetici disponibile oggi sul mercato.

• Materiale: Non fragile come SmCo, ma non va utilizzato a temperature superiori a 80°C, se non in particolari sfumature. Il materiale dei neo magneti può corrodersi facilmente in determinate condizioni, quindi è meglio proteggere la superficie con un rivestimento di zinco.
• Dimensioni e forme: Dischi, blocchi, anelli e aste.
• Applicazioni: ideale per applicazioni industriali e non tecniche come supporti, gioielli magnetici, fermagli e altro.

Per ogni materiale che abbiamo visto ci sono decine di sfumature (o gradi) con induzioni e profondità di campo magnetico più o meno significative. La scelta della tonalità viene fatta in base alla vostra esigenza di potenza o meno.

TABELLE DI CONFRONTO DEI MATERIALI MAGNETICI.

QUALE MAGNETE PERMANENTE Emette IL CAMPO MAGNETICO PIÙ POTENTE ?

I magneti che forniscono il campo magnetico più forte fino ad oggi sono realizzati con terre rare. Tra le terre rare, estratte principalmente in Cina, i magneti al neodimio-ferro-boro sono i più potenti. Ragioniamo naturalmente a temperatura ambiente, perché il neodimio (o NFB) perde rapidamente la sua potenza quando la temperatura diventa alta. Può anche perdere permanentemente la sua magnetizzazione e quindi preferiremo il Samario Cobalto. Ci sono curve che danno l'induzione in base alla temperatura.

CRITERI PER LA SCELTA DI UN MAGNETE PERMANENTE?

Tra i criteri importanti, ecco i 3 principali:

• l'induzione residua Br la cui unità è il Gauss . Questa è un'indicazione della potenza che il magnete è in grado di raggiungere. Ricordiamo che 10000 Gauss = 1 Tesla. Questa induzione è l'informazione più comunemente scambiata nel mondo industriale.
• La forza coercitiva Hc la cui unità sono gli Œrsteds. È la forza opposta a quella del magnete che permetterebbe di smagnetizzarlo definitivamente. Più è alto, più il magnete è resistente a un altro magnete o elettromagnete.
• La massima energia prodotta BH Max la cui unità è il Mega-Oersteds . Esprime l'energia massima (KJ) in funzione del volume del magnete (m3).

Ecco alcune nozioni di questi 3 valori su 3 materiali a magneti permanenti:

• Ferrite C1: Br=2200 Gauss / Hc=1900 Oersteds / BH Max= 1,1 MGoe
• SmCo 18: Br = 8600 Gauss / Hc = 7200 Oersted / BH Max = 18 MGoe
• Neo N42: Br=13000 Gauss /Hc=12500 Oersted /BH Max= 41 MGoe

A parità di dimensioni, questo ti dà un'idea della differenza di prestazioni tra due blocchi di magneti permanenti. Il campo magnetico sarà chiaramente influenzato, sia in intensità che in profondità.

Viceversa, a parità di induzioni, due tipi di magneti avranno dimensioni molto diverse . Il neodimio sarà molto più compatto della ferrite.

CONCLUSIONE:

A seconda di cosa vuoi fare, sei libero di scegliere tra queste 5 materie. Ricordiamo che il neodimio è il più potente ma il più costoso , anche se il suo diffuso utilizzo negli ultimi anni ha ridotto i costi.

La ferrite, invece, è il tuttofare . È nella media in tutto, è offerto ad un prezzo basso che gli permette di essere ancora molto presente nelle industrie.

Si noti che le prestazioni pubblicizzate sulla carta sono spesso ottimistiche rispetto al valore reale del magnete permanente scelto. Ricordarsi di misurare il magnete, o anche il suo circuito magnetico, con un gaussmetro o un teslametro . Offriamo diversi modelli, classici o utilizzando un'applicazione per smartphone.