Бариевые магниты

Все блоги / Блоги людей 19 августа 2013 0   

Тут проскакивало мнение, что так как попаданцу не светит получить материал для хорошего стального магнита, то пусть он делает феррито-бариевые постоянные магниты.


Ну что же, давайте одним глазком посмотрим на технологию их изготовления…


Вообще, идея использовать оксиды того же железа как магнитный материал висит в воздухе.

Магниты из оксидов, во-первых много дешевле — не нужны дорогие вольфрам, молибден или же никель. Кроме того, оксиды имеют слабую электропроводность, что дает магниту много плюсов (особенно для высокочастотных применений, хотя не понятно, насколько попаданцу это надо). Главный минус — они как магниты будут послабее стальных, но при их цене можно взять количеством.


На практике из всех оксидов железа применяется только гексаферрит бария BaFe12O19.

Судя по формуле, дефицитом для попаданца может оказаться только сам барий, как химический элемент.

Но получение бария не настолько сложно (по крайней мере оксида бария). Главная задача — найти бариевую руду, барит или «тяжелый шпат». Барий это относительно недорогой материал, порядка $30 за кг , из него делают даже утяжелители буровых растворов. Соединения металла ядовиты, смертельная доза 0.9 г. Но до токсичность той же ртути барию далеко (да и кумулятивного эффекта нет).

К тому же — нам не нужен чистый барий (что необходимо, к примеру, для
геттера
), достаточно, к примеру, карбоната бария BaCO3 или пероксида бария BaO2.


Итак, поехали.

Главный процесс тут — ферритизация, то есть не столько получение самого гексаферрита, сколько выращивание в расплаве микроскопических кристаллов гексаферрита, которые и являются основой магнитных доменов.

Шихта для ферритизации — смесь карбоната бария, пероксида бария, борной кислоты, и в небольших количествах каолина (от 0.5 до 1.5%). Каолин препятствует нежелательному росту зерен.


Сама ферритизация проводится при температуры 1100-1200oC в течении шести часов. Но желательно это делать при 1300-1400oC, чтобы остаточная магнитная индукция была выше.


Могу напомнить, что при этих температурах железо выгорает (про барий молчу). Поэтому методов нагрева куча и все они весьма непростые. Вот как вам — нагрев шихты путем облучения пучком электронов? Зато можно обойтись температурой 980oC!


Итак, мы получили брикеты гексаферрита бария. Это еще далеко не магниты. Сначала из разбивают и в шаровых мельница измельчают до сверхтонкого состояния. Последний этап — мокрый помол производят в аттриторах в течении 6-8 часов. Цель — получение частиц размером 0.3 — 0.5 микрометра. А так как у нас в мокром помоле 40 литров воды на 60 кг порошка, то получаем такой себе шликер, который должен отстояться несколько суток. Воду сливаем и получить пасту с 30-40% воды.


Ну что же — из этой пасты можно прессовать магнит.

Вроде бы — последняя стадия и не слишком сложная, всего лишь прессование. Но тут мы имеем самый основной менингит для попаданца. Хотя к давлению пресса требования невысокие — всего порядка 1-2 тонн на сантиметр, тут даже без гидравлики легко можно обойтись, при небольших магнитах достаточно ручного рычажного пресса.


Проблема в другом — пресс должен иметь подмагничивающую систему, потому что прессование должно идти в магнитном поле.

Для этого пресс имеет катушки, по которым в момент прессования пускают постоянный ток. Эти катушки вместе пуансонами и пресспорошком образовывают замкнутую магнитную цепь, поэтому верхний и нижний пуансон делают из магнитомягкой стали (что само по себе интересная задача), а матрицу пресс-формы из неферромагнитной стали (задача еще интереснее).


В момент прессования по катушкам пропускают ток порядка 10А, что дает магнитное поле 2 — 3 тысячи эрстед. В этот момент частицы феррита поворачиваются вдоль поля осями легкого намагничивания. Затем давление увеличивается и вместе с ним увеличивается ток — чтобы к концу прессования магнитное поле было порядка 6-10 тысяч эрстед.


При этом технология прессования очень неустойчивая. От плотности результата прессовки зависят все основные свойства магнитов — и манитная проницаемость, и коэрцитивная сила, и намагниченность насыщения.

А прессуем мы не просто порошок, а суспензию с водой.

Поэтому в реальной жизни там стоит компьютер, который все рассчитывает. Он отмеряет суспензию по объему и весу и постоянно ее перемешивает. Тут важна каждая мелочь и я плохо представляю, сколько лет потребуется попаданцу для доведения этой одной-единственной технологии.


В общем — оксидно-бариевые магниты это плохая идея.

Они будут доступны только тогда, когда разовьется металлургия (паровозы уже будут быстро бегать) и электротехника (генераторы на электромагнитах будут освещать улицы). Поэтому такие магниты могут пригодится попаданцу только для того, для чего и используются в настоящем мире — например, при магнитной звукозаписи…



 Источник:Попаданцев.Нет

Похожие публикации

@
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent

Архив публикаций