Gesinterte Alnico-Magnete in China
Gesinterte Alnico-Magnete stellen eine spezielle Klasse der Alnico-Familie dar und unterscheiden sich durch ihr Herstellungsverfahren. Obwohl sie die gleichen Grundelemente Aluminium, Nickel und Kobalt aufweisen, bietet ihnen ihr pulvermetallurgisches Herstellungsverfahren deutliche Vorteile, insbesondere hinsichtlich Maßgenauigkeit und mechanischer Festigkeit. Dies macht sie zur bevorzugten Wahl für Anwendungen, die komplexe Formen und enge Toleranzen erfordern.
Was ist ein gesinterter Alnico-Magnet?
Gesinterte Alnico-Magnete werden durch ein pulvermetallurgisches Verfahren hergestellt, das eine Alternative zum traditionellen Gussverfahren darstellt. Dabei wird feines Alnico-Legierungspulver in eine Form gepresst und anschließend auf eine hohe Temperatur knapp unterhalb des Schmelzpunkts erhitzt. Durch diesen Sinterprozess verschmelzen die Pulverpartikel miteinander, wodurch ein fester, dichter Magnet entsteht.
Die Pulvermetallurgietechnik ermöglicht die Herstellung von Magneten mit komplexeren Geometrien und kleineren Größen als gegossene Magnete, die durch den Gussprozess eingeschränkt sind.
Eigenschaften und Vorteile von gesintertem Alnico
Gesinterte Alnico-Magnete haben viele der gleichen magnetischen Eigenschaften wie ihre gegossenen Gegenstücke, es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede, die sich aus dem Herstellungsprozess ergeben:
- Engere Maßtoleranzen: Der Sinterprozess ermöglicht die Herstellung komplizierter Formen und kleinerer Magnete mit außergewöhnlicher Maßgenauigkeit, die beim Gießen nur schwer zu erreichen ist.
- Höhere mechanische Festigkeit: Gesinterte Magnete sind im Allgemeinen stärker und weniger spröde als gegossene Magnete, wodurch sie haltbarer und weniger anfällig für Absplitterungen sind.
- Gleichmäßigkeit: Das Pulvermetallurgieverfahren führt zu einer homogeneren magnetischen Struktur und damit zu gleichmäßigeren magnetischen Eigenschaften im gesamten Magneten.
- Hohe Temperaturstabilität: Wie alle Alnico-Magnete weist die gesinterte Variante eine außergewöhnlich gute Leistung bei hohen Temperaturen auf und behält ihre magnetischen Eigenschaften bis zu 550 °C (1022 °F).
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Gesintertes Alnico weist ebenso wie gegossenes Alnico eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und benötigt keine Schutzbeschichtung.
Schrittweiser Herstellungsprozess von gesinterten AlNiCo-Magneten
1. Rohstoffaufbereitung und Pulverherstellung
Der Prozess beginnt mit hochreinen Rohstoffen, ähnlich wie bei gegossenem AlNiCo: Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Aluminium (Al) und Zusatzstoffe wie Kupfer (Cu) oder Niob (Nb). Diese werden in einem Ofen geschmolzen, um einen Legierungsblock zu bilden.
- Der Barren wird dann zerstäubt (mit Gas oder Wasser besprüht) oder mechanisch zu feinem Pulver (Partikelgröße: 1–10 Mikrometer) gemahlen. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Pulvermischung.
- Pulver werden gesiebt und gemischt, um eine gleichmäßige Verteilung zu gewährleisten. Oft werden Bindemittel oder Schmiermittel verwendet, um die Verdichtung zu unterstützen.
Interessante Tatsache: Die Pulverqualität ist entscheidend – jede Verunreinigung kann die Eigenschaften des endgültigen Magneten schwächen.
2. Mischen und Verdichten
Die Pulver werden in einem Mischer gründlich vermischt, um eine homogene Legierungszusammensetzung zu erhalten. Zur Verbesserung des Fließverhaltens kann eine kleine Menge organisches Bindemittel (z. B. Paraffin) hinzugefügt werden.
- Die Mischung wird dann unter hohem Druck (typischerweise 500–1.000 MPa) mit einer hydraulischen Presse oder einer isostatischen Pressmaschine verdichtet. Dadurch entsteht ein „grüner“ Pressling – ein zerbrechlicher, geformter Vorformling (z. B. Scheiben, Zylinder oder Sonderformen).
- Die Verdichtungsdichte ist entscheidend: Streben Sie eine theoretische Dichte von 60–70% an, um ein Sintern ohne Rissbildung zu ermöglichen.
Dieser Schritt formt den Magneten ohne zu schmelzen und ist daher ideal für komplexe Geometrien.
3. Sintern
Der Grünling wird in einem Ofen mit kontrollierter Atmosphäre (oft Vakuum oder Wasserstoff) auf 1.200–1.300 °C erhitzt – unterhalb des Schmelzpunkts der Legierung (ca. 1.500 °C). Dadurch verbinden sich die Partikel durch Diffusion, wodurch das Material auf eine Dichte von 95–99% verdichtet wird.
- Sinterzeit: 1–4 Stunden, anschließend langsames Abkühlen, um thermische Spannungen zu vermeiden.
- Bei anisotrop gesintertem AlNiCo (weniger gebräuchlich) wird während des Sinterns ein Magnetfeld angelegt, um die Körner auszurichten.
Das Ergebnis? Ein fester, porenfreier Magnet mit verfeinerter Mikrostruktur.
4. Wärmebehandlung und Glühen
Zur Optimierung der magnetischen Eigenschaften wird das Sinterstück einer Wärmebehandlung unterzogen:
- Lösungsglühen: Auf 1.200 °C erhitzt und gehalten, um die Phasen gleichmäßig aufzulösen.
- Kontrollierte Kühlung und Alterung: Abgeschreckt oder langsam abgekühlt, dann bei 500–600 °C gealtert, um magnetische Niederschläge (z. B. Fe-Co-Phasen) zu bilden.
- Die Anwendung eines Magnetfelds während der Abkühlung erhöht die Koerzitivfeldstärke und Remanenz für gerichteten Magnetismus.
Dadurch wird die Kristallstruktur verfeinert und die Leistung gesteigert, ohne die Form zu verändern.
5. Bearbeitung und Endbearbeitung
Gesintertes AlNiCo ist dichter und härter als Grünlinge, daher erfolgt die endgültige Formgebung durch Schleifen, EDM (elektroerosives Bearbeiten) oder Diamantwerkzeuge:
- Überschüssiges Material wird entfernt, um präzise Toleranzen zu erreichen (±0,01 mm für High-End-Apps).
- Die Oberflächen werden poliert und mit Schutzbeschichtungen (z. B. Epoxidharz oder Nickelbeschichtung) versehen, um Korrosion zu verhindern.
Dieser Schritt stellt sicher, dass der Magnet perfekt in Geräte wie Sensoren oder Relais passt.
6. Magnetisierung und Qualitätsprüfung
Das fertige Stück wird mithilfe eines starken Elektromagneten oder Kondensatorentladungssystems magnetisiert, um die Domänen dauerhaft auszurichten.
- Zu den Tests gehört die Messung des magnetischen Flusses (Br), der Koerzitivfeldstärke (Hc) und des Energieprodukts mithilfe von Werkzeugen wie Permeametern oder Hysteresediagrammen.
- Zerstörungsfreie Prüfungen auf Risse, Dichte und Gleichmäßigkeit gewährleisten die Einhaltung von Standards wie ASTM oder ISO.
Zugelassene Magnete werden anschließend verpackt, oft mit einem Entmagnetisierungsschutz.
Gängige Anwendungen von gesinterten Alnico-Magneten
Aufgrund seiner Präzision und Haltbarkeit eignet sich gesintertes Alnico ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für kleinere oder hochpräzise Anwendungen:
- Sensoren: Wird in Näherungssensoren, Positionssensoren und Antiblockiersystemen (ABS) verwendet.
- Medizinprodukte: Komponenten in medizinischen Instrumenten und Geräten.
- Instrumentierung: Zu finden in analogen Messgeräten, Gyroskopen und anderen Präzisionsmessgeräten.
- Elektronik: Wird in Schaltern, Relais und anderen kleinen elektronischen Komponenten verwendet.
Kontaktieren Sie uns
Schließen Sie sich Hunderten zufriedener Kunden an, die bei ihren kritischen Magnetanwendungen auf HS Magnet vertrauen.
Kontaktieren Sie unser Expertenteam für technische Beratung, individuelle Lösungen oder Produktanfragen
