磁鐵知識系列 - 永磁材料的性能和選用 - 鐵氧體磁體
設計磁性產品,首先要了解其用途、工作環境、工作溫度等資料,才能決定選用何種永磁材料。
駿材磁業有限公司專營各類永久磁鐵,包括燒結釹鐵硼磁體,粘結釹鐵硼磁體,燒結鐵氧體磁體,粘結鐵氧體磁體(膠磁),燒結釤鈷磁體,鋁鎳鈷磁體等。并供應相關之磁性測試設備及磁性應用產品。
永磁材料的性能分類
1. 各向同性 : 又稱同性、等方性。磁體內磁疇隨意排列(磁疇可想象為磁分子,是具有南極與北極的方向性),并無向一特定方向排列。其磁力較各向異性磁體弱。對于一般用于吸附功用的磁體,為增強磁力,磁體一般為多極充磁。
2. 各向異性 : 又稱異性、異方性。磁體內磁疇已按特定方向排列整齊。此種磁體的優點是其磁性能較等方性磁體強,其充磁方向一般與磁疇排列方向一致;缺點是不可隨意選擇磁體的充磁方向,如多極充磁較各向同性磁體困難。
永磁材料的材料分類
在上一期我們談到了燒結釹鐵硼磁體(NdFeB)及粘結釹鐵硼磁體,在這一期里我們會講講鐵氧體磁體的特性。
燒結鐵氧體磁體(Sintered Ferrite Magnet)
此磁體外觀一般為黑色,是目前世界上應用最廣泛的磁體,一般被稱為“強磁”及“弱磁”。強磁即為異方性燒結鐵氧體磁體,弱磁為等方性燒結鐵氧體磁體。
燒結鐵氧體磁體的磁性能較弱,只有燒結釹鐵硼磁體的十分之一,是釤鈷磁體的六分之一。然而由于其不含有如鈷、釹、鎳等稀有金屬,而且生產工藝較簡單,故其價格非常低廉。所以燒結鐵氧體磁體的磁性能雖然較稀土磁為弱,但它還是非常廣泛地應用于各個領域。如玩具/電子業中就常用到燒結鐵氧體磁體作為吸附及磁控之用。
用于玩具/電子業的燒結鐵氧體磁體跟據其應用環境,就有不同的材料選擇。如對使用產品無特殊環境要求的話,Y30性能的燒結鐵氧體磁體便已足夠應付一般所需;如要求更強的磁力,可選用Y35以上的級別。
雖然釹鐵磁體正在逐漸取代燒結鐵氧體磁體的應用,但由于燒結鐵氧體磁體的價格十分便宜(尤其是低性能產品),故燒結鐵氧體磁體還是現今使用最廣泛的磁體。
在使用燒結鐵氧體磁體時要注意以下幾個要點,
1. 此磁體的內矯頑力(Hci)的溫度系數為正數,即代表其內矯頑力是隨溫度的升高而升高,溫度降低而降低的。這與其它磁體有不同(其它磁體的內矯頑力的溫度系數為負數,即溫度升高時,其內矯頑力下降),故在設計應用產品時要考慮在低溫下燒結鐵氧體磁體會產生退磁現像。燒結鐵氧體磁體的工作溫度一般為 –40C ~ +200C。在設計電子應用產品時特別要注意這一點。
2. 燒結鐵氧體磁體Br的溫度系數達到 -0.2%/ºC(即表示溫度每升高一度,磁體的Hc值將損失0.2%),故當溫度每升高100度時,燒結釹鐵硼磁體的Hc值將會損失20%!如要將產品應用于溫差較大的環境下,或希望產品在溫差較大的環境下都有穩定表現的話,則應選用釤鈷(SmCo)或鋁鎳鈷(AlNiCo)磁體。這些磁體的磁性能受溫度影響很小。
3. 此磁體一般應用模壓成型方式生產,故需要模具生產。異方性燒結鐵氧體磁體的模具費用很昂貴,一般可達港幣10,000~20,000元;等方性燒結鐵氧體磁體的模具費用較便宜,一般為港幣數仟元。如磁體為方形,而且在沒有模具的情況下,則可采用切割方式生產。切割方式生產的磁體單價較貴,但如果在生產數量不多的情況下,采用切割方式生產不但可節省高昂的模具費,更可較快地交貨(因開模具時間為20天,生產期為20天,則共40天才可交出首批貨物,而采用切割方式生產一般可在14天內交出首批貨物)。如貨量龐大,則應考慮采用模壓成型方式生產,因模壓成型磁體單價便宜。
其供樣期一般為14-20天,生產期為20天。
粘結鐵氧體磁體
粘結鐵氧體磁體的主要原材料成份與燒結鐵氧體磁體一樣,分別在于粘結鐵氧體磁體內含有塑料成份,故成型容易,更易做成很多燒結鐵氧體磁體無法做成的形狀,如壁厚度只有1mm的圓環。其外觀一般為灰黑色。
粘結鐵氧體磁體又分為注射成型粘結鐵氧體磁體、壓延成型粘結鐵氧體磁體及擠出成型粘結鐵氧體磁體。
注射成型粘結鐵氧體磁體采用塑料注射成型的方式生產,可制成形狀復雜的圓環,異型等不同磁體。
壓延成型粘結鐵氧體磁體及擠出成型粘結鐵氧體磁體即我們平時所稱的膠磁(下統稱粘結鐵氧體磁),其形態為卷、片等形狀。不同的是壓延成型粘結鐵氧體磁體是由機械滾壓成型,故其形狀為片狀,或寬度較寬的卷狀(寬度一般大于100mm);擠出成型粘結鐵氧體磁體是以擠牙膏形式將磁膠原料擠出成型,故其形狀為寬度窄及厚度較厚的卷狀。擠出成型粘結鐵氧體磁體一般是應用于門封類產品,如雪柜門、浴室門等。
粘結鐵氧體磁體也分同性及異性,不同于其它燒結磁體的是,粘結鐵氧體磁一般不論同性或異性,為增加磁力,對于大片或卷形狀的膠磁的充磁 方式一般為(單面)多極充磁(見圖)。
粘結鐵氧體磁體的磁性能較弱,甚至比燒結鐵氧體磁體的磁性能還要弱,但由于其柔軟、尺寸形狀多樣化、非常易切割等特性,故其還是非常廣泛地應用于各個領域。如玩具/電子業中就常用到粘結鐵氧體磁體作為吸附之用。
用于玩具/電子業的燒結鐵氧體磁體跟據其應用環境,就有不同的材料選擇。如對使用產品無特殊環境要求的話,同性(Y04)的粘結鐵氧體磁體便已足夠應付一般所需﹔如要求更強的磁力,可選用Y11(異性)以上的級別。
在使用燒結鐵氧體磁體時要注意以下幾個要點,
1. 壓延成型粘結鐵氧體磁體是不需模具便可生產,故購買此類磁體一般不需模費(特殊形狀除外)。注射成型及擠出成型粘結鐵氧體磁體是需要模具的。擠出成型粘結鐵氧體磁體的模費一般在港幣1,000元內。
2. 粘結鐵氧體磁體的磁力是受其磁距的大小所影響的(磁距即是磁體中一個磁極的寬度)。磁距越小,磁體的吸附力就越大。一般市面上粘結鐵氧體磁體磁距一般為5mm或3mm。AIC現已可為磁體進行2.5mm、2mm、甚至1.5mm磁距的充磁,可令同一磁體的磁力大大增加。但同時要留意的是,磁體越厚,磁距就應越大才能夠飽和充磁,如不飽和充磁,磁力會很弱的。如3mm厚度的磁體就應該應用5mm的磁距,而不應用3mm的磁距。1mm厚度的磁體就應該應用3mm或以下的磁距,而不應用5mm磁距。
3. 選擇粘結鐵氧體磁體的厚度應考慮吸力、價格及產品特性。現時市面上較為常用的厚度為0.5mm,是因為大多數供貨商無法供應更薄及更便宜的磁體。如采用0.4mm厚的磁體,其磁力與0.5mm磁體接近,手感也較佳,其價格更低于0.5mm厚的磁體。故0.4mm厚的磁體已成為歐美市場的主流,廠商在應用此磁體時應考慮此點。AIC公司已可大量生產0.4mm厚的磁體。
4. 粘結鐵氧體磁體的充磁較多樣化,可將充磁設計成多種樣式。適當的充磁設計圖案可為產品增值。如應用于磁性健康產品。粘結鐵氧體磁體的生產期一般為7-14天。
設計磁性產品,首先要了解其用途、工作環境、工作溫度等資料,才能決定選用何種永磁材料。
駿材磁業有限公司專營各類永久磁鐵,包括燒結釹鐵硼磁體,粘結釹鐵硼磁體,燒結鐵氧體磁體,粘結鐵氧體磁體(膠磁),燒結釤鈷磁體,鋁鎳鈷磁體等。并供應相關之磁性測試設備及磁性應用產品。
永磁材料的性能分類
1. 各向同性 : 又稱同性、等方性。磁體內磁疇隨意排列(磁疇可想象為磁分子,是具有南極與北極的方向性),并無向一特定方向排列。其磁力較各向異性磁體弱。對于一般用于吸附功用的磁體,為增強磁力,磁體一般為多極充磁。
2. 各向異性 : 又稱異性、異方性。磁體內磁疇已按特定方向排列整齊。此種磁體的優點是其磁性能較等方性磁體強,其充磁方向一般與磁疇排列方向一致;缺點是不可隨意選擇磁體的充磁方向,如多極充磁較各向同性磁體困難。
永磁材料的材料分類
在上一期我們談到了燒結釹鐵硼磁體(NdFeB)及粘結釹鐵硼磁體,在這一期里我們會講講鐵氧體磁體的特性。
燒結鐵氧體磁體(Sintered Ferrite Magnet)
此磁體外觀一般為黑色,是目前世界上應用最廣泛的磁體,一般被稱為“強磁”及“弱磁”。強磁即為異方性燒結鐵氧體磁體,弱磁為等方性燒結鐵氧體磁體。
燒結鐵氧體磁體的磁性能較弱,只有燒結釹鐵硼磁體的十分之一,是釤鈷磁體的六分之一。然而由于其不含有如鈷、釹、鎳等稀有金屬,而且生產工藝較簡單,故其價格非常低廉。所以燒結鐵氧體磁體的磁性能雖然較稀土磁為弱,但它還是非常廣泛地應用于各個領域。如玩具/電子業中就常用到燒結鐵氧體磁體作為吸附及磁控之用。
用于玩具/電子業的燒結鐵氧體磁體跟據其應用環境,就有不同的材料選擇。如對使用產品無特殊環境要求的話,Y30性能的燒結鐵氧體磁體便已足夠應付一般所需;如要求更強的磁力,可選用Y35以上的級別。
雖然釹鐵磁體正在逐漸取代燒結鐵氧體磁體的應用,但由于燒結鐵氧體磁體的價格十分便宜(尤其是低性能產品),故燒結鐵氧體磁體還是現今使用最廣泛的磁體。
在使用燒結鐵氧體磁體時要注意以下幾個要點,
1. 此磁體的內矯頑力(Hci)的溫度系數為正數,即代表其內矯頑力是隨溫度的升高而升高,溫度降低而降低的。這與其它磁體有不同(其它磁體的內矯頑力的溫度系數為負數,即溫度升高時,其內矯頑力下降),故在設計應用產品時要考慮在低溫下燒結鐵氧體磁體會產生退磁現像。燒結鐵氧體磁體的工作溫度一般為 –40C ~ +200C。在設計電子應用產品時特別要注意這一點。
2. 燒結鐵氧體磁體Br的溫度系數達到 -0.2%/ºC(即表示溫度每升高一度,磁體的Hc值將損失0.2%),故當溫度每升高100度時,燒結釹鐵硼磁體的Hc值將會損失20%!如要將產品應用于溫差較大的環境下,或希望產品在溫差較大的環境下都有穩定表現的話,則應選用釤鈷(SmCo)或鋁鎳鈷(AlNiCo)磁體。這些磁體的磁性能受溫度影響很小。
3. 此磁體一般應用模壓成型方式生產,故需要模具生產。異方性燒結鐵氧體磁體的模具費用很昂貴,一般可達港幣10,000~20,000元;等方性燒結鐵氧體磁體的模具費用較便宜,一般為港幣數仟元。如磁體為方形,而且在沒有模具的情況下,則可采用切割方式生產。切割方式生產的磁體單價較貴,但如果在生產數量不多的情況下,采用切割方式生產不但可節省高昂的模具費,更可較快地交貨(因開模具時間為20天,生產期為20天,則共40天才可交出首批貨物,而采用切割方式生產一般可在14天內交出首批貨物)。如貨量龐大,則應考慮采用模壓成型方式生產,因模壓成型磁體單價便宜。
其供樣期一般為14-20天,生產期為20天。
粘結鐵氧體磁體
粘結鐵氧體磁體的主要原材料成份與燒結鐵氧體磁體一樣,分別在于粘結鐵氧體磁體內含有塑料成份,故成型容易,更易做成很多燒結鐵氧體磁體無法做成的形狀,如壁厚度只有1mm的圓環。其外觀一般為灰黑色。
粘結鐵氧體磁體又分為注射成型粘結鐵氧體磁體、壓延成型粘結鐵氧體磁體及擠出成型粘結鐵氧體磁體。
注射成型粘結鐵氧體磁體采用塑料注射成型的方式生產,可制成形狀復雜的圓環,異型等不同磁體。
壓延成型粘結鐵氧體磁體及擠出成型粘結鐵氧體磁體即我們平時所稱的膠磁(下統稱粘結鐵氧體磁),其形態為卷、片等形狀。不同的是壓延成型粘結鐵氧體磁體是由機械滾壓成型,故其形狀為片狀,或寬度較寬的卷狀(寬度一般大于100mm);擠出成型粘結鐵氧體磁體是以擠牙膏形式將磁膠原料擠出成型,故其形狀為寬度窄及厚度較厚的卷狀。擠出成型粘結鐵氧體磁體一般是應用于門封類產品,如雪柜門、浴室門等。
粘結鐵氧體磁體也分同性及異性,不同于其它燒結磁體的是,粘結鐵氧體磁一般不論同性或異性,為增加磁力,對于大片或卷形狀的膠磁的充磁 方式一般為(單面)多極充磁(見圖)。
粘結鐵氧體磁體的磁性能較弱,甚至比燒結鐵氧體磁體的磁性能還要弱,但由于其柔軟、尺寸形狀多樣化、非常易切割等特性,故其還是非常廣泛地應用于各個領域。如玩具/電子業中就常用到粘結鐵氧體磁體作為吸附之用。
用于玩具/電子業的燒結鐵氧體磁體跟據其應用環境,就有不同的材料選擇。如對使用產品無特殊環境要求的話,同性(Y04)的粘結鐵氧體磁體便已足夠應付一般所需﹔如要求更強的磁力,可選用Y11(異性)以上的級別。
在使用燒結鐵氧體磁體時要注意以下幾個要點,
1. 壓延成型粘結鐵氧體磁體是不需模具便可生產,故購買此類磁體一般不需模費(特殊形狀除外)。注射成型及擠出成型粘結鐵氧體磁體是需要模具的。擠出成型粘結鐵氧體磁體的模費一般在港幣1,000元內。
2. 粘結鐵氧體磁體的磁力是受其磁距的大小所影響的(磁距即是磁體中一個磁極的寬度)。磁距越小,磁體的吸附力就越大。一般市面上粘結鐵氧體磁體磁距一般為5mm或3mm。AIC現已可為磁體進行2.5mm、2mm、甚至1.5mm磁距的充磁,可令同一磁體的磁力大大增加。但同時要留意的是,磁體越厚,磁距就應越大才能夠飽和充磁,如不飽和充磁,磁力會很弱的。如3mm厚度的磁體就應該應用5mm的磁距,而不應用3mm的磁距。1mm厚度的磁體就應該應用3mm或以下的磁距,而不應用5mm磁距。
3. 選擇粘結鐵氧體磁體的厚度應考慮吸力、價格及產品特性。現時市面上較為常用的厚度為0.5mm,是因為大多數供貨商無法供應更薄及更便宜的磁體。如采用0.4mm厚的磁體,其磁力與0.5mm磁體接近,手感也較佳,其價格更低于0.5mm厚的磁體。故0.4mm厚的磁體已成為歐美市場的主流,廠商在應用此磁體時應考慮此點。AIC公司已可大量生產0.4mm厚的磁體。
4. 粘結鐵氧體磁體的充磁較多樣化,可將充磁設計成多種樣式。適當的充磁設計圖案可為產品增值。如應用于磁性健康產品。粘結鐵氧體磁體的生產期一般為7-14天。