Магниты из кобальтового сплава Alnico 5S в Минске

Магниты из кобальтового сплава Alnico 5S: технические характеристики и применение

Магниты из кобальтового сплава Alnico 5S — это высококоэрцитивная модификация литой серии Alnico 5, легированная кремнием и титаном для повышения сопротивления размагничиванию. В отличие от стандартного Alnico 5 (ЮНДК24), марка 5S обеспечивает увеличенную коэрцитивную силу по намагниченности H_c до 100–120 кА/м, что делает её пригодной для работы в цепях с большими воздушными зазорами и при наличии внешних размагничивающих полей.

Материал относится к классу литых магнитотвердых сплавов системы Fe–Al–Ni–Co–Cu с добавками Ti и Si. Структура Alnico 5S формируется в результате термомагнитной обработки в ориентирующем поле с последующим многоступенчатым отпуском. Сплав обладает ярко выраженной анизотропией магнитных свойств: намагничивание производится вдоль оси текстуры, что необходимо учитывать при проектировании магнитных систем.

Магнитные параметры Alnico 5S

Остаточная индукция B_r сплава Alnico 5S находится в диапазоне 1,05–1,15 Тл, что несколько ниже, чем у Alnico 5 (1,2–1,3 Тл), однако коэрцитивная сила H_c увеличена до 100–120 кА/м. Максимальная энергия продукта (BH)_max составляет 36–44 кДж/м. Температурный коэффициент индукции — около –0,02 %/C, что обеспечивает высокую стабильность магнитного потока в диапазоне рабочих температур от –60 до +550 C.

Конструктивные особенности и технология изготовления

Изделия из Alnico 5S производятся методом точного литья по выплавляемым моделям с последующей механической обработкой абразивным инструментом. Сплав отличается хрупкостью и высокой твёрдостью (45–55 HRC), поэтому обработка резанием возможна только шлифованием или электроэрозионным методом. Допуски на размеры после литья составляют 0,5 мм, после шлифовки — до 0,05 мм.

Магниты поставляются в намагниченном или размагниченном состоянии. Намагничивание производится в импульсных установках с напряжённостью поля не менее 240 кА/м. После намагничивания изделия требуют стабилизации — частичного размагничивания до рабочей точки для обеспечения воспроизводимости магнитного потока в серийных узлах.

Применение в промышленном оборудовании

Высокая коэрцитивная сила Alnico 5S позволяет использовать магниты в системах с рабочим зазором 2–10 мм без существенной потери индукции в зазоре. Основные области применения:

• измерительные преобразователи и датчики Холла в системах автоматизации технологических процессов;
• роторы тахогенераторов и сельсинов в следящих электроприводах станков с ЧПУ;
• магнитные системы СВЧ-приборов — клистронов и ламп бегущей волны;
• генераторы импульсов в системах зажигания газотурбинных установок;
• тормозные и блокировочные устройства грузоподъёмных механизмов;
• магнитные сепараторы для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей в металлообработке.

Благодаря температурной стабильности и стойкости к размагничиванию, Alnico 5S применяется в авиационных генераторах постоянного тока, где требуется сохранение параметров при нагреве до 300–400 C и вибрационных нагрузках до 10g. В нефтегазовой отрасли магниты этой марки используются в скважинных датчиках положения и расходомерах, работающих при температурах до 200 C.

Покрытия и защита от коррозии

Alnico 5S не подвержен коррозии в сухих помещениях, однако во влажной среде и в присутствии агрессивных сред требуется защита. Применяются следующие виды покрытий:

• никелирование гальваническое — толщина 10–20 мкм;
• цинкование с хроматированием — для работы в атмосферных условиях;
• эпоксидное порошковое покрытие — для погружных насосов и химического оборудования;
• катодное фосфатирование — как грунт под лакокрасочные материалы.

При выборе покрытия необходимо учитывать, что гальванические процессы проводятся при температуре до 60 C, что не влияет на магнитные свойства материала. Однако нагрев выше 550 C при нанесении порошковых покрытий недопустим — это приводит к необратимой деградации магнитных характеристик.

Вопросы и ответы