Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Постоянные магниты делают из магнитотвёрдых материалов — веществ с высокой коэрцитивной силой и большой остаточной магнитной индукцией, способных сохранять намагниченность без подвода энергии извне. Промышленно применяются четыре основные группы: спечённые ферриты (бариевые и стронциевые), сплавы AlNiCo (отечественное обозначение — ЮНДК), редкоземельные SmCo (самарий-кобальт) и редкоземельные NdFeB (неодим-железо-бор). Выбор материала определяется требуемой энергией магнита, рабочей температурой, стойкостью к коррозии и размагничиванию.
Ниже разобраны состав, ключевые магнитные параметры по действующим стандартам, рабочие температуры и типовые области применения каждой группы, а также критерии выбора материала под конкретную задачу.
Постоянный магнит — это намагниченное изделие из магнитотвёрдого материала, сохраняющее намагниченное состояние длительное время и применяемое как источник постоянного магнитного поля. Это определение закреплено в ГОСТ Р 58885-2020 «Магниты постоянные общепромышленного применения». Магнитотвёрдыми называют материалы с высокой коэрцитивной силой по намагниченности HcJ — то есть устойчивые к размагничиванию внешним полем.
Для оценки магнита и его сравнения с другими используют три ключевых параметра:
Дополнительно для оценки термостабильности применяют температуру Кюри Tc (точка потери ферромагнитных свойств) и максимальную рабочую температуру (предел, выше которого начинается необратимое размагничивание при заданной геометрии).
На территории Российской Федерации действуют стандарты на марки и параметры магнитотвёрдых материалов: ГОСТ 17809-72 на литые сплавы, ГОСТ 21559-76 на спечённые сплавы кобальта с редкоземельными металлами, ГОСТ 24063-80 на магнитотвёрдые ферриты и ГОСТ Р 52956-2008 на спечённые материалы NdFeB. Международный стандарт IEC 60404-8-1:2023 систематизирует промышленные магнитотвёрдые материалы и нормирует их параметры.
Четыре группы материалов закрывают практически весь промышленный диапазон задач: ферриты — самые дешёвые и стойкие к коррозии, AlNiCo — самые термостойкие из «классических», SmCo — высокая энергия плюс работа при сотнях градусов, NdFeB — рекордная энергоёмкость при комнатных и умеренных температурах.
Магнитотвёрдые ферриты — это спечённые оксидные керамики с гексагональной кристаллической структурой типа магнетоплюмбита. Основа: оксид железа Fe2O3 в сочетании с карбонатом бария (BaCO3) или стронция (SrCO3). После обжига получается соединение BaO·6Fe2O3 или SrO·6Fe2O3 — бариевый или стронциевый гексаферрит. ГОСТ 24063-80 устанавливает марки спечённых магнитотвёрдых гексаферритов на основе бариевого соединения: 6БИ240, 16БА190, 18БА220, 22БА220, 24БА210, 25БА150, 25БА170, 28БА190. В обозначении буква Б указывает на бариевый феррит, И — изотропный, А — анизотропный; цифры перед буквами соответствуют энергетическому произведению в кДж/м³, после букв — коэрцитивной силе по намагниченности в кА/м. В мировой практике большая доля промышленных марок производится на основе стронциевого соединения SrO·6Fe2O3 — у него несколько выше коэрцитивная сила и остаточная индукция; такие материалы нормируются международным стандартом IEC 60404-8-1.
По ГОСТ 24063-80 параметры бариевых гексаферритов лежат в диапазонах: остаточная индукция от 0,19 до 0,39 Тл, коэрцитивная сила по намагниченности от 150 до 240 кА/м, энергетическое произведение от 6 до 28 кДж/м³. Современные анизотропные стронциевые марки с легированием лантаном и кобальтом по IEC 60404-8-1 расширяют верхнюю границу:
Стронциевые ферриты имеют чуть более высокую коэрцитивную силу и индукцию по сравнению с бариевыми и поэтому используются чаще. Ферриты не корродируют — материал и так представляет собой оксидное соединение, поэтому защитное покрытие не требуется. Это критически важно для работы во влажной среде и на открытом воздухе.
У ферритов отрицательный температурный коэффициент остаточной индукции и положительный — коэрцитивной силы. Поэтому при нагреве индукция падает, но стойкость к размагничиванию растёт. При отрицательных температурах возможна необратимая потеря намагниченности у некоторых марок — это нужно учитывать в наружных применениях.
Ферритовые магниты — это динамики и громкоговорители, постоянные магниты в малогабаритных электродвигателях постоянного тока, магнитные сепараторы, замки, держатели, дверные уплотнители, заготовки для магнитных муфт и зажимные приспособления. Везде, где важны низкая стоимость, стойкость к коррозии и не предъявляются жёсткие требования к компактности.
AlNiCo — это литые или спечённые сплавы на железо-никель-алюминиевой основе с легированием кобальтом, медью, титаном, ниобием. По ГОСТ 17809-72 в марках литых магнитотвёрдых сплавов буквы означают: Ю — алюминий, Н — никель, Д — медь, К — кобальт, Т — титан, Б — ниобий, С — кремний, А — столбчатую кристаллическую структуру. Отсюда привычные обозначения ЮНД, ЮНДК. Типовой состав: 8–12 % алюминия, 15–26 % никеля, 5–24 % кобальта, до 6 % меди, до 1 % титана, остальное — железо.
Магниты AlNiCo производят литьём (наиболее распространённая форма, даёт изделия близкие к чистовой геометрии) или спеканием из порошка (для малых деталей сложной формы со стабильными допусками). Часть марок изготавливают с направленной кристаллизацией — это даёт анизотропию и существенно повышает энергоёмкость по выбранной оси намагничивания.
AlNiCo имеет самый низкий температурный коэффициент остаточной индукции среди постоянных магнитов и сохраняет работоспособность при сотнях градусов — это его главное преимущество. Сплав механически прочен, обрабатывается шлифованием, относительно стоек к коррозии (защитные покрытия обычно не требуются для большинства условий).
Низкая коэрцитивная сила означает чувствительность AlNiCo к внешним размагничивающим полям. Чтобы избежать частичного размагничивания, конструкцию магнита делают вытянутой по оси намагничивания и сохраняют замкнутую магнитную цепь до установки.
Звукосниматели музыкальных инструментов, измерительные приборы (стрелочные амперметры, спидометры, тахометры), реле, датчики, малые электродвигатели и генераторы, магнетроны и термостойкие узлы. Везде, где нужна работа при высоких температурах и не критична компактность.
Самарий-кобальтовые магниты — это спечённые редкоземельные материалы. По ГОСТ 21559-76 в марках буквы означают: К — кобальт, С — самарий, П — празеодим, А — улучшенная текстура (отсюда обозначения КС, КСП, КС-37А и т.п.). Цифры соответствуют среднему содержанию самария (или суммарному с празеодимом) и значению (BH)max. На рынке выделяют два поколения сплавов:
SmCo сочетает высокую энергоёмкость с термостойкостью, недостижимой для NdFeB. Низкий температурный коэффициент остаточной индукции означает стабильность поля в широком интервале температур — для прецизионных датчиков и приборов это решающий фактор. Коррозионная стойкость существенно выше, чем у NdFeB; в большинстве случаев защитное покрытие не требуется, хотя на Sm2Co17 в очень влажных условиях иногда наносят покрытие никель-медь-никель.
SmCo — хрупкий материал. При проектировании предусматривают амортизацию, ограничивают ударные нагрузки и не закрепляют магниты в жёстких распорах без эластичных компенсаторов.
Высокотемпературные электродвигатели и сервоприводы, авиационные и оборонные системы, сенсоры и датчики положения, шаговые двигатели, генераторы, гироскопы, магнитные муфты, медицинская техника, насосы химической промышленности.
Спечённые неодимовые магниты сделаны из сплава неодим-железо-бор со структурой основной магнитной фазы Nd2Fe14B. Для повышения коэрцитивной силы и термостойкости в сплав добавляют диспрозий и тербий (замещают часть неодима в кристаллической решётке) и кобальт (повышает температуру Кюри и улучшает коррозионную стойкость). ГОСТ Р 52956-2008 регламентирует классификацию и параметры этих материалов; на международном уровне применяется IEC 60404-8-1.
Промышленное обозначение неодимовых марок: буква N и число, равное номинальному значению (BH)max в мегагауссэрстедах (МГс·Э), а после числа — буквенный суффикс температурной группы. Чем выше число, тем выше энергоёмкость; суффикс задаёт минимальную гарантированную интринсивную коэрцитивность HcJ и, как следствие, максимальную рабочую температуру при стандартной геометрии:
NdFeB подвержен коррозии из-за высокого содержания железа и активной неодимовой фазы по границам зёрен. Поэтому магниты всегда покрывают: никель-медь-никель (Ni-Cu-Ni) — самое распространённое покрытие, цинк, эпоксидная смола, золото для медицинских применений, фосфатирование для внутренних сухих объёмов. Без покрытия неодимовый магнит в обычной атмосфере быстро деградирует.
У NdFeB крутая температурная зависимость HcJ: с ростом температуры стойкость к размагничиванию падает быстрее, чем у SmCo. Поэтому температурный суффикс выбирают с запасом относительно расчётной температуры, особенно в герметичных корпусах, где локальный нагрев может оказаться выше расчётного.
Тяговые электродвигатели электротранспорта, серводвигатели и шпиндели станков, генераторы ветроустановок, компактные высокомоментные приводы, магнитные муфты, ЯМР-томографы, акустические системы класса hi-fi, жёсткие диски, инструмент для работы с металлоломом, магнитные сепараторы.
Сводная таблица для сопоставления групп. Значения приведены как ориентировочные диапазоны, конкретные цифры для марки берут из паспорта производителя.
Алгоритм выбора — последовательное прохождение по фильтрам: рабочая температура, требуемая индукция или сила, среда эксплуатации, габаритные и весовые ограничения.
Vм ≈ (Bз · Hз · Vз) / (B · H)раб
Опытные специалисты сталкиваются с одними и теми же повторяющимися ошибками при выборе материала постоянного магнита. Самые частые:
Самые сильные серийные постоянные магниты делают из сплава неодим-железо-бор (NdFeB) со структурой основной магнитной фазы Nd2Fe14B. Высшие марки серии (N52, N55) имеют энергетическое произведение порядка 415–440 кДж/м³. Но «сильный» — не значит универсальный: NdFeB ограничен по температуре и требует защитного покрытия от коррозии.
Ферритовые сделаны из спечённого оксида железа с барием или стронцием; не корродируют, дешёвые, но имеют энергетическое произведение ниже в десять и более раз. Неодимовые — это редкоземельный сплав с рекордной энергоёмкостью, но они дороже, корродируют и требуют покрытия, а максимальная рабочая температура у стандартных марок ограничена 80 °C.
Ориентировочные пределы рабочих температур: ферриты — до 250 °C, AlNiCo — до 450–550 °C, SmCo5 — до 250 °C, Sm2Co17 — до 300–350 °C (специальные марки выше), NdFeB — от 80 °C (стандартные) до 220–230 °C (марки с суффиксом AH/TH). Конкретное значение для марки берут из паспорта при определённом коэффициенте проницаемости (геометрии магнита).
Это обозначение энергетического произведения (BH)max в мегагауссэрстедах. N35 ≈ 35 МГс·Э (≈280 кДж/м³), N42 ≈ 42 МГс·Э (≈335 кДж/м³), N52 ≈ 52 МГс·Э (≈415 кДж/м³). Без суффикса все эти марки рассчитаны на работу до 80 °C. Для повышенных температур применяют марки с суффиксами M, H, SH, UH, EH, AH.
Сплав NdFeB содержит активную неодимовую фазу по границам зёрен и большое количество железа. В обычной атмосфере без защиты материал быстро окисляется и теряет магнитные свойства. Покрытие Ni-Cu-Ni (никель-медь-никель) — стандарт промышленности: оно даёт коррозионную защиту, механическую стойкость и эстетичный вид. Для специальных применений используют цинк, эпоксидную смолу или золото.
ЮНДК — это отечественное обозначение литых магнитотвёрдых сплавов по ГОСТ 17809-72: Ю (алюминий), Н (никель), Д (медь), К (кобальт). Это та же группа материалов, что в зарубежной классификации называется AlNiCo. Конкретные марки различаются составом и наличием направленной кристаллизации, которая отмечается буквой А.
SmCo5 (соотношение 1:5) — первое поколение, имеет относительно скромное энергетическое произведение и максимальную рабочую температуру около 250 °C, но превосходную коррозионную стойкость благодаря отсутствию свободного железа. Sm2Co17 (2:17) содержит добавки железа, меди, циркония, имеет более высокое (BH)max и работает при более высоких температурах. Большинство современных применений приходится на 2:17.
На территории Российской Федерации действуют: ГОСТ 17809-72 на литые магнитотвёрдые сплавы (AlNiCo/ЮНДК), ГОСТ 21559-76 на спечённые материалы из сплавов кобальта с редкоземельными металлами (SmCo), ГОСТ 24063-80 на магнитотвёрдые гексаферриты, ГОСТ Р 52956-2008 на спечённые материалы NdFeB и ГОСТ Р 58885-2020 на общепромышленные постоянные магниты. На международном уровне базовый стандарт — IEC 60404-8-1:2023.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.