Wszystkie rodzaje materiałów i substancji posiadają pewne właściwości magnetyczne, które zostały wymienione w dalszej części tego artykułu. Jednak zwykle słowo „materiały magnetyczne” jest używane tylko w odniesieniu do materiałów ferromagnetycznych (opis poniżej), chociaż materiały można sklasyfikować na następujące kategorie w oparciu o ich właściwości magnetyczne. Dwoma najczęstszymi typami magnetyzmu są diamagnetyzm i paramagnetyzm, które dotyczą większości układu okresowego pierwiastków w temperaturze pokojowej. Te pierwiastki są zwykle określane jako niemagnetyczne, natomiast te, które są określane jako magnetyczne, są w rzeczywistości sklasyfikowane jako ferromagnetyczne. Jedynym innym typem magnetyzmu obserwowanym w czystych pierwiastkach w temperaturze pokojowej jest antyferromagnetyzm. Wreszcie, materiały magnetyczne można również sklasyfikować jako ferrymagnetyczne, chociaż nie obserwuje się tego w żadnym czystym pierwiastku, a jedynie w związkach, takich jak mieszane tlenki, znane jako ferryty, od których ferrytyzm wywodzi swoją nazwę. Wartość podatności magnetycznej mieści się w określonym zakresie dla każdego rodzaju materiału.

Materiały, które nie są silnie przyciągane przez magnes, są znane jako materiały paramagnetyczne. Na przykład: aluminium, cyna, magnez itp. Ich względna przenikalność jest mała, ale dodatnia. Na przykład przenikalność aluminium wynosi: 1,00000065. Takie materiały są namagnesowane tylko wtedy, gdy zostaną umieszczone w bardzo silnym polu magnetycznym i działają w kierunku pola magnetycznego.

Materiały paramagnetyczne mają pojedyncze dipole atomowe zorientowane w sposób losowy, jak pokazano poniżej:

W związku z tym wypadkowa siła magnetyczna wynosi zero. Po przyłożeniu silnego zewnętrznego pola magnetycznego, stałe dipole magnetyczne ustawiają się równolegle do przyłożonego pola magnetycznego i powodują dodatnie namagnesowanie. Ponieważ orientacja dipoli równolegle do przyłożonego pola magnetycznego nie jest całkowita, namagnesowanie jest bardzo małe.

Materiały, które są odpychane przez magnes, takie jak cynk, rtęć, ołów, siarka, miedź, srebro, bizmut, drewno itp., są znane jako materiały diamagnetyczne. Ich przenikalność jest nieco mniejsza niż jeden. Na przykład względna przenikalność bizmutu wynosi 0,00083, miedzi 0,000005, a drewna 0,9999995. Są one lekko namagnesowane, gdy zostaną umieszczone w bardzo silnym polu magnetycznym i działają w kierunku przeciwnym do kierunku przyłożonego pola magnetycznego.

W materiałach diamagnetycznych dwa stosunkowo słabe pola magnetyczne spowodowane rewolucją orbitalną i obrotem osiowym elektronów wokół jądra mają przeciwne kierunki i wzajemnie się znoszą. Nie ma w nich stałych dipoli magnetycznych. Materiały diamagnetyczne mają bardzo niewielkie lub żadne zastosowanie w elektrotechnice.

W materiale diamagnetycznym atomy nie mają wypadkowego momentu magnetycznego, gdy nie ma przyłożonego pola. Pod wpływem przyłożonego pola (H) wirujące elektrony precesują, a ten ruch, będący rodzajem prądu elektrycznego, wytwarza namagnesowanie (M) w kierunku przeciwnym do kierunku przyłożonego pola. Wszystkie materiały mają efekt diamagnetyczny, jednak często zdarza się, że efekt diamagnetyczny jest maskowany przez większy człon paramagnetyczny lub ferromagnetyczny. Wartość podatności jest niezależna od temperatury.

Materiały, które są silnie przyciągane przez pole magnetyczne lub magnes, są znane jako materiały ferromagnetyczne, np.: żelazo, stal, nikiel, kobalt itp. Przenikalność tych materiałów jest bardzo, bardzo wysoka (waha się do kilkuset lub tysięcy).

Przeciwne efekty magnetyczne ruchu orbitalnego elektronów i spinu elektronów nie znoszą się wzajemnie w atomie takiego materiału. Każdy atom wnosi stosunkowo duży wkład, który pomaga w ustanowieniu wewnętrznego pola magnetycznego, tak że gdy materiał zostanie umieszczony w polu magnetycznym, jego wartość jest zwiększona wielokrotnie w porównaniu z wartością, która była obecna w wolnej przestrzeni przed umieszczeniem tam materiału.

Dla celów elektrotechniki wystarczy sklasyfikować materiały po prostu jako materiały ferromagnetyczne i materiały nieferromagnetyczne. Te drugie obejmują materiały o względnej przenikalności praktycznie równej jedności, podczas gdy te pierwsze mają względną przenikalność wiele razy większą niż jedność. Materiały paramagnetyczne i diamagnetyczne należą do materiałów nieferromagnetycznych.

3.1 Miękkie materiały ferromagnetyczne

Mają wysoką względną przenikalność, niską siłę koercji, łatwo się namagnesowują i rozmagnesowują oraz mają wyjątkowo małą histerezę. Miękkie materiały ferromagnetyczne to żelazo i jego różne stopy z materiałami takimi jak nikiel, kobalt, wolfram i aluminium. Łatwość namagnesowywania i rozmagnesowywania sprawia, że są one bardzo odpowiednie do zastosowań związanych ze zmieniającym się strumieniem magnetycznym, takich jak elektromagnesy, silniki elektryczne, generatory, transformatory, cewki indukcyjne, słuchawki telefoniczne, przekaźniki itp. Są one również przydatne do ekranowania magnetycznego. Ich właściwości można znacznie poprawić poprzez staranną produkcję, a także poprzez podgrzewanie i powolne wyżarzanie w celu uzyskania wysokiego stopnia czystości kryształów. Duży moment magnetyczny w temperaturze pokojowej sprawia, że miękkie materiały ferromagnetyczne są niezwykle przydatne w obwodach magnetycznych, ale materiały ferromagnetyczne są bardzo dobrymi przewodnikami i cierpią na straty energii spowodowane prądami wirowymi wytwarzanymi w ich wnętrzu. Istnieje dodatkowa strata energii ze względu na fakt, że namagnesowanie nie przebiega płynnie, ale w drobnych skokach. Ta strata nazywana jest szczątkową stratą magnetyczną i zależy wyłącznie od częstotliwości zmieniającej się gęstości strumienia, a nie od jej wielkości.

3.2 Twarde materiały ferromagnetyczne

Mają stosunkowo niską przenikalność i bardzo wysoką siłę koercji. Są trudne do namagnesowania i rozmagnesowania. Typowe twarde materiały ferromagnetyczne to stal kobaltowa i różne stopy ferromagnetyczne kobaltu, aluminium i niklu. Zachowują wysoki procent swojego namagnesowania i mają stosunkowo wysoką stratę histerezy. Są bardzo odpowiednie do stosowania jako magnesy trwałe, np. w głośnikach, przyrządach pomiarowych itp.

Ferryty to specjalna grupa materiałów ferromagnetycznych, które zajmują pośrednią pozycję między materiałami ferromagnetycznymi a nieferromagnetycznymi. Składają się z niezwykle drobnych cząstek materiału ferromagnetycznego o wysokiej przenikalności, które są połączone żywicą wiążącą. Namagnesowanie wytwarzane w ferrytach jest wystarczająco duże, aby miało wartość komercyjną, ale ich nasycenie magnetyczne nie jest tak wysokie, jak w przypadku materiałów ferromagnetycznych. Podobnie jak w przypadku materiałów ferromagnetycznych, ferryty mogą być ferrytami miękkimi lub twardymi.

4.1 Miękkie ferryty

Magnesy ceramiczne, nazywane również ferromagnetycznymi ceramikami, są wykonane z tlenku żelaza Fe2O3, z jednym lub więcej tlenków dwuwartościowych, takich jak NiO, MnO lub ZnO. Te magnesy mają kwadratową pętlę histerezy, a wysokie oporności i odporność na odmagnesowanie są cenione w magnesach do maszyn obliczeniowych, gdzie pożądana jest duża rezystancja. Wielką zaletą ferrytów jest ich wysokie przewodnictwo elektryczne. Komercyjne magnesy mają rezystywność sięgającą nawet 10^9 om-cm. Prądy wirowe powstające w wyniku pola zmiennego są w związku z tym zminimalizowane, a zakres zastosowań tych materiałów magnetycznych jest rozszerzony na wysokie częstotliwości, nawet na mikrofalowe. Ferryty są starannie wytwarzane przez mieszanie sproszkowanych tlenków, prasowanie i spiekanie w wysokiej temperaturze. Transformatorów wysokiej częstotliwości w telewizorach i odbiornikach modulowanych częstotliwościowo niemal zawsze wykonuje się z rdzeni ferrytowych.

4.2 Twarde ferryty

Są to ceramiczne materiały magnetyczne trwałe. Najważniejszą rodziną twardych ferrytów jest podstawowy skład MO·Fe2O3, gdzie M jest jonem baru (Ba) lub strontu (Sr). Materiały te mają strukturę hexagonalną, są tanie i mają niską gęstość. Twarde ferryty są używane w generatorach, przekaźnikach i silnikach. Zastosowania elektroniczne obejmują magnesy do głośników, dzwonków telefonicznych i odbiorników. Są również wykorzystywane w urządzeniach mocujących do zamykania drzwi, uszczelkach, zatrzaskach oraz w różnych zabawkach.

Oryginalne źródło: https://electronicspani.com/types-of-magnetic-materials/

NBAEM to profesjonalny dostawca materiałów magnetycznych z Polski. Od ponad dziesięciu lat eksportujemy niestandardowe materiały magnetyczne. Oferujemy produkty wysokiej jakości i usługi na wysokim poziomie. Jeśli poszukujesz źródeł materiałów magnetycznych lub masz pytania dotyczące importu produktów magnetycznych z Polski, możesz się z nami skontaktować bezpośrednio.