Alnico: Al-Ni-Co legering — egenskaber, historie og anvendelser
Alnico — Al-Ni-Co legering: læs om unikke magnetiske egenskaber, historisk udvikling og moderne anvendelser af robuste permanente magneter.
Alnico er en type legering, der består af jern med aluminium (Al), nikkel (Ni) og kobolt (Co). Navnet er en forkortelse af Al-Ni-Co. Alnico kan også indeholde kobber og undertiden titan.
Alnico legeringer er ferromagnetiske (en mekanisme, hvorved nogle materialer danner permanente magneter). Alnico legeringer har også en høj koercitivitet (de mister ikke let deres magnetisme) og bruges til at fremstille permanente magneter. Før magneter af sjældne jordarter blev udviklet i 1970'erne, var alnico magneter den stærkeste type magnet. Udviklingen af Alnico begyndte, da T. Mishima i Japan fandt ud af, at en legering af jern, nikkel og aluminium havde dobbelt så høj koercitivitet som de bedste magneter på daværende tidspunkt. (koercitiviteten for Alnico er 400 oersted).
Egenskaber
- Sammensætning: Primært jern med aluminium, nikkel og kobolt. Små mængder kobber og undertiden titan bruges for at justere egenskaberne.
- Magnetiske egenskaber: Alnico er ferromagnetisk og kan fremstilles som permanente magneter med høj remanens (restmagnetisme). Koercitiviteten er moderat (i historiske kilder nævnes fx ~400 oersted for nogle varianter), men generelt lavere end moderne magneter af sjældne jordarter.
- Temperaturstabilitet: Alnico tåler høje temperaturer bedre end mange andre permanente magneter. Curie-temperaturen ligger typisk højt (i området omkring flere hundrede grader Celsius), og magnetiske egenskaber ændrer sig kun lidt ved temperaturvariationer sammenlignet med fx ferrit- eller neodymmagneter.
- Mekaniske egenskaber: Materialet kan være sprødt og relativt hårdt; nogle typer er lettere at forme ved støbning eller sintring end ved mekanisk bearbejdning.
- Korrosionsbestandighed: Alnico har rimelig korrosionsbestandighed, men i mange anvendelser påføres en beskyttende coating for at forhindre oxidation.
Typer og fremstilling
- Varianter: Der findes flere standardiserede alnico-typer (ofte benævnt Alnico 1–9), hvor sammensætning og magnetiske egenskaber varierer efter anvendelse. Nogle typer er anisotrope (retningsbestemte) og kan få højere magnetisk ydelse i én retning, andre er isotrope.
- Fremstillingsmetoder: Alnico fremstilles typisk ved støbning eller sintring efterfulgt af varmebehandling og magnetisk afkøling/retning. Den endelige magnetisering og varmebehandling afgør i høj grad koercitivitet og remanens.
Anvendelser
- Historisk var alnico den førende type permanente magneter og blev brugt i elektriske maskiner, højttalere, mikrofoner, instrumenter og måleinstrumenter.
- Moderne anvendelser omfatter bl.a. guitarpickupper, nogle højkvalitetsmikrofoner, specielle sensorer, holdemagneter, magnetiske instrumenter og visse industrielle komponenter, hvor høj temperaturstabilitet er vigtig.
- Alnico anvendes stadig i situationer, hvor magnetstyrke kombineret med høj temperaturbestandighed og stabilitet er påkrævet, eller hvor prisen og leveringskæden for kobolt og andre legeringselementer er acceptable.
Fordele og begrænsninger
- Fordele: God temperaturstabilitet, høj remanens, velegnet til støbte former, langtidsholdbar under stabile forhold.
- Begrænsninger: Relativt lav koercitivitet og maksimal energiprodukt sammenlignet med moderne neodym- og samarium-cobalt magneter, ofte dyrere pga. koboltindhold, og materialet kan være sprødt hvilket gør mekanisk bearbejdning vanskelig.
Historisk perspektiv
Opdagelsen af Alnico (ofte tilskrevet T. Mishima i begyndelsen af 1930'erne) førte til et vigtigt spring i udviklingen af permanente magneter. I mange år var alnico-magneter standarden inden for kraftige permanente magneter, indtil de kraftigere magneter af sjældne jordarter kom i udbredt brug i 1970'erne og 1980'erne.
Håndtering, magnetisering og genbrug
- Magnetisering: Alnico-magneter kræver ofte stærke pulser fra en magnetiseringsspole for at opnå fuld magnetisering, især anisotrope varianter.
- Opbevaring: For at undgå demagnetisering bør magneter opbevares med passende afstand eller i modsatpol-parring og beskyttes mod mekaniske slag og høj varmeudvikling.
- Genbrug: Alnico kan smeltes om og genanvendes relativt effektivt, hvilket gør materialet attraktivt i kredsløbsorienterede produkter.
Praktiske råd
- Ved design af magnetiske systemer er det vigtigt at vælge den rette alnico-type (isotrop/anisotrop) for at få ønsket retning og styrke.
- Overvej korrosionsbeskyttelse i fugtige miljøer.
- Vær forsigtig ved håndtering — stærke magneter kan knuse fingre og skade følsomt måleudstyr eller elektroniske medier.
Alnico er stadig relevant i mange nicher på grund af sin kombination af stabil magnetisk ydelse og varmebestandighed, selvom nyere materialer har overtaget størstedelen af anvendelserne, hvor ekstremt høj feltstyrke eller kompakthed er nødvendig.
En "hestesko-magnet" lavet af Alnico 5, ca. 1 tomme høj. Metalbjælken (nederst) er en holder. Den blev placeret på tværs af polerne, når magneten ikke var i brug, og var med til at bevare magnetiseringen.
Egenskaber
Alnico legeringer kan gøres til magneter ved hjælp af stærke magnetfelter. Sjældne jordmagneter som neodymium og samarium-kobolt er de eneste lettilgængelige magneter, der er stærkere end alnico magneter. Alnico magneter producerer meget stærke magnetfelter ved deres poler (en pol er en af de to ender af en magnet) på helt op til 1500 gauss (0,15 tesla, hvilket er ca. 3000 gange stærkere end jordens magnetfelt).
Nogle typer af alnico magneter er isotrope (egenskaberne er de samme i alle retninger) og kan magnetiseres korrekt i alle retninger. Andre typer som f.eks. alnico 5 og alnico 8 er anisotrope (egenskaberne ændrer sig, når retningen ændres) og har en foretrukken retning (en retning er bedre end andre) for magnetisering. Anisotropiske alnico legeringer vil give stærkere magneter i deres foretrukne retning end en isotropisk alnico legering.
Alnico magneter er de eneste magneter, der har brugbar magnetisme, selv når de opvarmes glødende.
I 2008 var prisen på Alnico magneter ca. 44 $/kg (20 $/pund).
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er alnico?
Svar: Alnico er en type legering, der består af jern, aluminium, nikkel og kobolt.
Q: Hvad er navnet alnico afledt af?
A: Navnet alnico er et akronym, der er afledt af de grundstoffer, det indeholder: Al, Ni og Co.
Sp: Hvilke andre grundstoffer kan der være i alnico?
Svar: Kobber og undertiden titan kan være til stede i alnico.
Sp: Hvilke egenskaber har alnico legeringer?
A: Alnico legeringer er ferromagnetiske, har en høj koercitivitet og anvendes til fremstilling af permanente magneter.
Spørgsmål: Hvad er koercitivitet?
A: Koercitivitet er udtryk for, hvor modstandsdygtigt et materiale er over for at miste sin magnetisme.
Spørgsmål: Hvad var den stærkeste type magnet, før der blev udviklet magneter af sjældne jordarter?
A: Alnico-magneter var den stærkeste type magnet, før magneter af sjældne jordarter blev udviklet.
Spørgsmål: Hvornår blev alnico udviklet og af hvem?
A: Alnico blev udviklet i 1931 af T. Mishima i Japan, som fandt ud af, at en legering af jern, nikkel og aluminium havde dobbelt så høj koercitivitet som de bedste magneter på det tidspunkt.
Søge