I magneti esistono da secoli, ma la storia della loro produzione è di sviluppo più recente. Il primo magnete prodotto in serie fu il magnete Alnico negli anni '1930. Seguirono i magneti in ferrite negli anni '1950, i magneti al samario-cobalto negli anni '1960 e i magneti al neodimio negli anni '1980. Sebbene questi magneti siano ora ampiamente utilizzati per una varietà di applicazioni, è importante ricordare che tutto ebbe inizio con la magnetite, una forma naturale di magnetite, utilizzata già nel 600 a.C.
Confronta 4 tipi di magneti permanenti: Alnico Ferrite SmCo NdFeB
- Magnete Alnico (anni '1930)
- Magnete in ferrite (anni '1950)
- Magnete al samario-cobalto (anni '1960)
- Magnete al neodimio (anni '1980)
1). Magnete al neodimio ferro boro
Il Neodimio Ferro Boro è il tipo più potente di magnete permanente disponibile in commercio. È un magnete permanente realizzato da una lega di neodimio, ferro e boro per formare la struttura cristallina tetragonale Nd2Fe14B. È il tipo di magnete di terre rare più ampiamente utilizzato.
Il magnete al neodimio (noto anche come NdFeB, NIB o Neo magnet) è stato scoperto nel 1982 da Masato Sagawa della Sumitomo Special Metals.
Lo stabilimento Sumitomo è diventato parte della Hitachi Corporation e ha sviluppato un processo di metallurgia delle polveri per la produzione, ma ha anche concesso in licenza ad altre aziende la produzione di magneti sinterizzati Nd2Fe14B.
La General Motors (GM) si è concentrata sullo sviluppo di magneti nanocristallini Nd2Fe14B filati a fusione; nel 1986, la GM ha commercializzato le sue invenzioni di polvere di Neo isotropica, magneti al neo legati e i relativi processi di produzione fondando Magnequench.
I produttori cinesi sono diventati una forza dominante nella produzione di magneti al neodimio, sfruttando le abbondanti risorse delle miniere di terre rare.
2). Magnete al samario-cobalto
Il magnete al samario-cobalto (SmCo), un tipo di magnete a terre rare , è un potente magnete permanente composto da due elementi fondamentali: samario e cobalto.
Furono sviluppati nei primi anni '1960 sulla base del lavoro svolto da Karl Strnat alla Wright-Patterson Air Force Base e da Alden Ray alla University of Dayton. In particolare, Strnat e Ray svilupparono la prima formulazione di SmCo5.
I magneti in samario-cobalto sono generalmente classificati in modo simile in termini di resistenza ai magneti in neodimio, ma hanno temperature nominali più elevate e una coercitività più elevata. Il costo del magnete SmCo è elevato, la ricerca di NdFeB è stata inizialmente guidata dall'elevato costo delle materie prime dei magneti permanenti SmCo.
3). Magnete in ferrite
Un magnete in ferrite è un materiale ceramico ottenuto mescolando e cuocendo grandi quantità di ossido di ferro (III) (Fe2O3, ruggine) miscelato con piccole quantità di uno o più elementi metallici aggiuntivi, come stronzio, bario, manganese, nichel e zinco. I magneti in ferrite sono estremamente economici, essendo costituiti principalmente da ossido di ferro, e hanno un'eccellente resistenza alla corrosione.
Yogoro Kato e Takeshi Takei del Tokyo Institute of Technology sintetizzarono i primi composti di ferrite nel 1930. Ciò portò alla fondazione della TDK Corporation nel 1935, per la produzione del materiale.
L'esaferrite di bario (BaO•6Fe2O3) è stata scoperta nel 1950 presso il Philips Natuurkundig Laboratorium (Philips Physics Laboratory). L'esaferrite di bario ha sia un'elevata coercitività (170 kA/m) sia bassi costi delle materie prime. È stata sviluppata come prodotto da Philips Industries (Paesi Bassi) e dal 1952 è stata commercializzata con il nome commerciale Ferroxdure. Il basso prezzo e le buone prestazioni hanno portato a un rapido aumento dell'uso di magneti permanenti.
Negli anni '1960 Philips sviluppò l'esaferrite di stronzio (SrO•6Fe2O3), con proprietà migliori dell'esaferrite di bario. L'esaferrite di bario e stronzio dominano il mercato grazie ai loro bassi costi. Sono stati trovati altri materiali con proprietà migliorate. BaO•2(FeO)•8(Fe2O3) arrivò nel 1980.[26] e Ba2ZnFe18O23 arrivò nel 1991.
4). Magnete AlNiCo
Alnico è una famiglia di leghe di ferro che, oltre al ferro, sono composte principalmente da alluminio (Al), nichel (Ni) e cobalto (Co), da cui l'acronimo al-ni-co. Includono anche rame e talvolta titanio. La composizione delle leghe di alnico è in genere 8-12% Al, 15-26% Ni, 5-24% Co, fino al 6% Cu, fino all'1% Ti e il resto è Fe. Le leghe di alnico sono ferromagnetiche e vengono utilizzate per realizzare magneti permanenti.
L'alnico è stato il primo magnete permanente sviluppato, lo sviluppo dell'alnico è iniziato nel 1931, quando T. Mishima in Giappone scoprì che una lega di ferro, nichel e alluminio aveva una coercitività di 400 oersted (32 kA/m), il doppio di quella dei migliori acciai magnetici dell'epoca. Prima dello sviluppo dei magneti in terre rare negli anni '1970, erano il tipo più forte di magnete permanente.
5). Magnetite
La magnetite è una calamita naturale e non prodotta dall'uomo, ma è nota e utilizzata dalle persone da migliaia di anni. Le magnetite sono pezzi naturalmente magnetizzati del minerale magnetite. Sono magneti naturali, che possono attrarre il ferro.
Uno dei primi riferimenti noti alle proprietà magnetiche della magnetite fu fatto dal filosofo greco Talete di Mileto del VI secolo a.C., a cui gli antichi Greci attribuirono la scoperta dell'attrazione della magnetite per il ferro e altre magnetite. Il nome magnete potrebbe derivare dalle magnetite trovate in Magnesia, Anatolia.
