Nopea opas magneetteihin

Magnetit ovat kaikkialla—jääkaappien ovista tuuliturbiineihin—mutta mistä ne oikeasti on tehty, ja miksi jotkut metallit tarttuvat kiinni, kun taas toiset eivät?

Magnetit koostuvat materiaaleista, jotka voivat tuottaa magneettikentän, yleensä metalleista kuten raudasta, nikkelistä tai koboltista, tai seoksista, jotka sisältävät näitä elementtejä. Ne vetävät vain tiettyjä metallityyppejä puoleensa.

Magnetit vetämässä metallia

Magnetit vetämässä metallia

Jos olet koskaan miettinyt, miksi paperiliitin tarttuu magneettiin, kun taas kultainen sormus ei, tämä opas selittää kaiken. Olen työskennellyt magneettien kanssa yli 15 vuotta, ja näytän sinulle, mikä tekee metallista magneettisen ja kuinka tunnistaa sen helposti.

Mistä luonnollinen magnetti on tehty?

Magnetit eivät tarvitse olla ihmisen tekemä, jotta ne voivat olla olemassa—jotkut esiintyvät luonnossa. Mutta mikä tekee niistä erityisiä?

Luonnolliset magnetit ovat magnetiittia, rautaoksidimineraalia. Se esiintyy luonnossa ja sillä on magneettisia ominaisuuksia raudan atomien suuntautumisen vuoksi.

Luonnollinen magneetti vetää metallia

Luonnollinen magnetti

Mikä on magnetiitti, ja miksi se on magneettista?

Magnetiitti (Fe₃O₄) on tunnetuin luonnossa esiintyvä magneettinen materiaali. Se muodostuu magmakivissä ja metamorfisissa kivissä, ja sitä on käytetty vuosisatojen ajan, jopa muinaisten navigaattorien lodestoneina.

Magnetiitti on magneettista sen ainutlaatuisen kiteenrakenteen vuoksi. Siinä on sekä Fe²⁺- että Fe³⁺-ioneja. Näissä rauta-ioneissa olevat parittomat elektronit suuntautuvat tavalla, joka luo spontaanin magneettikentän.

Kaikki rautaa sisältävät kivet eivät kuitenkaan ole magneettisia. Kiteen rakenne ja atomien järjestys ovat yhtä tärkeitä kuin itse elementit.

Materiaali Magneettinen? Luonnollinen? Huomiot
Magnetiitti Kyllä Kyllä Luonnollinen magneettinen rautaoksidi
Hematitti No Kyllä Sisältää rautaa, mutta ei ole magneettinen
Rauta (metalli) Kyllä No Tulee magneettiseksi käsittelyn jälkeen

Luonnollisten magnettien ymmärtäminen auttaa meitä arvostamaan, kuinka teollisuuden magneetteja suunnitellaan jäljittelemään ja parantamaan näitä luonnollisia ominaisuuksia.

Magneetin ainesosat?

Kaikki magneetit eivät ole samanlaisia. Mitä tyypilliseen teollisuusmagneettiin sisältyy?

Useimmat magneetit on valmistettu ferromagneettisista metalleista kuten raudasta, nikkelistä ja koboltista tai harvinaisen maan metallista kuten neodymiumista tai samariumista. Materiaalien valinta riippuu magneetin käyttötarkoituksesta.

Yleisimpien magneettityyppien ja materiaalien vertailu

On monenlaisia magneetteja, joilla on erilaisia ”ainesosia” tai perusmateriaaleja. Alla ovat yleisimmät:

Magnetin tyyppi Keskeiset materiaalit Vahvuus Lämpötilan kestävyys Kustannus
Neodyymi (NdFeB) Neodyymi, rauta, boori Erittäin vahva Kohtalainen Korkea
Samarium-koboltti Samarium, koboltti Vahva Erittäin korkea Erittäin korkea
Alnico Alumiini, nikkeli, koboltti Kohtalainen Korkea Keskitaso
Ferritti (keramiikka) Rautaoksidi, barium/strontium Matala tai keskitaso Korkea Matala

Olen työskennellyt kaikkien näiden tyyppien kanssa. Neodymium-magneetit ovat laajimmin käytettyjä niiden voimakkuuden vuoksi, erityisesti pienissä ko'oissa. Mutta jos projektisi vaatii lämmönkestävyyttä—kuten autoteollisuudessa tai ilmailussa—samarium-koboltti voi olla parempi valinta.

Jokainen ainesosa valitaan huolellisesti ja käsitellään siten, että magneettiset alueet linjautuvat valmistuksen aikana. Ilman tätä vaihetta edes rauta ei käyttäytyisi magneettina.

Yhteenveto

Magneettien magnetismin ymmärtäminen auttaa sinua valitsemaan oikean materiaalin sovellukseesi, olipa kyseessä moottori, anturi tai jotain yksinkertaista kuten jääkaappimagneetti.